當工作頻率變化時,天線相關電參數的變化程度在允許范圍內。 此時對應的頻率范圍就是頻帶寬度,通常稱為帶寬。 任何天線都有一定的工作帶寬,在這個頻段之外沒有相應的作用。
絕對帶寬:ABW=fmax - fmin;
相對帶寬:FBW=(fmax - fmin)/f0×100%,
f0=1/2(fmax + fmin) 為中心頻率,
當天線工作在中心頻率時,駐波比最小,效率最高。
因此相對帶寬的公式通常表示為:
FBW=2(fmax-fmin)/(fmax+fmin)
由于天線帶寬是天線的一項或部分電性能參數滿足要求的工作頻率范圍,因此可以采用不同的電參數來衡量頻率帶寬。 例如3dB波瓣寬度對應的頻段寬度(波瓣寬度是指主瓣最大輻射方向兩側兩點之間的夾角,輻射強度下降3dB,即功率密度降低了一半),駐波比滿足一定要求。 其中,最常用的是用駐波比來衡量的帶寬。
2、工作頻率與天線尺寸的關系
在同一介質中,電磁波的傳播速度是一定的(等于真空中的光速,記為c≈3×108m/s)。 根據c=λf可知,波長與頻率成反比,兩者是唯一的對應關系。
天線的長度與波長成正比,與頻率成反比。 即頻率越高,波長越短,天線可以做得越短。 當然,天線的長度通常不等于1個波長,而常常是1/4波長或1/2波長(一般采用中心工作頻率對應的波長)。
我們在之前的課程中已經提到過這一點,這里簡單回顧一下:
“從傳輸線理論可知,當導體長度為1/4波長的整數倍時,導體在該波長的頻率下表現出諧振特性。當導體長度為1/4波長時,有串聯諧振特性,導體長度為1/2波長時具有并聯諧振特性,在此諧振狀態下,天線輻射強烈,發射和接收轉換效率高,盡管振蕩器的輻射超過1/2波長。輻射會繼續加強,但多余部分的輻射會反相,會產生抵消作用,反而會損害整體的輻射效果頻率與波長的關系,因此,通常天線采用1/4波長或1/2波長。其中,1/4波長天線主要使用地球作為鏡子,而不是半波天線。
1/4波長天線通過調整陣列可以達到理想的駐波比和使用效果,同時可以節省安裝空間。 但這種長度的天線通常增益較低,無法滿足某些高增益傳輸場景的需求。 在這種情況下,通常使用1/2波長天線。
另外,經理論和實踐證明,5/8波長陣列(這個長度接近1/2波長但比后者輻射更強)或5/8波長感應縮短陣列方法(距離天線頂部的一半波長距離處有一個加載線圈)來設計或選擇天線,還可以獲得性價比良好、增益較高的天線。
由上述知識可以看出頻率與波長的關系,當我們知道了天線的工作頻率后,就可以計算出對應的波長。 結合傳輸線理論、安裝空間條件和傳輸增益要求,我們可以大致知道所需天線的合適長度。