天线设计是相当考验模样、实体特性设计的一门学问,天线既可以相当制式的量化生产,也可以高度特定配合的量身订制。天线的类型有许多种,不同类型的天线有不同的诉求,最粗概而论则有三种:棒型(Rod)、偶极型(Dipole)、以及碟型(Dish)。
天线类型1.棒型天线
棒型天线是收发端的方位不定,必须从四面八方都能收发信号时所用,最常见的如随身收音机的天线、计程车用的无线电天线等,人与汽车随时移动,因此方位不定,需要全向性的收发,此外有些棒型天线会设计成可伸缩的型态,伸长可强化收发讯,缩短则方便收纳,如汽车进入低矮的停车场、收音机要放到抽屉时。
模样收音机的接收天线、车用无线电天线等都是全向性(OmnidirecTIonal)的棒型天线。
2.偶极型天线与八木天线
偶极型天线则开始有部分的定向性,偶极天线是由两个L状金属(多为铝或铜)条并放成T状而成,最常见的运用是在业余无线电的火腿族上,必须进行方位对应才有较佳的收发性。此外现有模样比无线电视(中视、民视等)所用的八木天线(Yagi-UdaAntenna,简称:YagiAntenna,俗称:鱼骨天线)也是偶极型天线的进阶变化,主要是在天线前端增设信号导波器、在后端增设信号反射器,以此来强化方位感应力。更广义来说,偶极型天线、八木天线属线型天线,其他的线型天线还有馈线型天线(FeedingWireAntenna)、旅波型天线(TravelWaveAntenna)等。
偶极型天线如图呈T型,T型的水平部分长度为波长的1/2,波长若12.5cm,则T型水平部分长度应为6.25cm。
线型天线中的偶极型天线(左)与折偶型天线(右)。
日本东北帝国大学的教授:八木秀次,以及八木研究室的讲师:宇田新太郎两人共同发明了八木・宇田天线,一般简称八木天线。
3.碟型天线
碟型天线方面,最常见的即是过去的小耳朵(模样卫星电视),由于信号来自大气层外的人造卫星,信号能量打回地球后,由于路程遥远、信号能量不断衰减损耗,到地面时已经相当微弱,为了能清晰接收已经微弱的信号,天线必须用类似碗状的集聚型态,理论上类似放大镜,也类似聚热型的太阳能发电。
碟型比偶极型更讲究定向性,卫星电视为了有最好的收讯,必须对准大气层外的卫星轨道方位,此外已经微弱的信号即便集聚也依然微弱,且卫星信号多为极高的频率,这时必须进行中介性的降频程序,将高频信号转换成较低频,并将微弱能量信号进行功率放大与强化,之后才能提供给更后端的应用装置使用。由于碗状、碟状天线具有极高的收发方位性,因此军事上的追踪雷达、照明雷达也多採此种设计,意味接近的衍生变形设计也有橘皮天线(形状类似被部分剥开的橘子皮)等。
地面上与卫星收发联繫的地面站,也是用碟型天线与卫星进行信号的收发通信。
抛物面天线(ParabolicAntenna)与碟型、碗型天线属同一类型,具有强烈的电波收发方向性,所谓抛物面是指弯弧部位的曲线类似抛物线。
固用、行动用天线的趋势只是瞭解基础是不够的,近年来无线技术的应用愈来愈广,过往各式各样的实际接线也都期望透过无线而获得去线化,使得天线必须依据各种场合需求而有更合适的变化提升。举例来说,为了更快的传输率,WiFi已经开始使用MIMO(MulTIpleInputMulTIpleOutput,多组收发天线)技术,MIMO是实现智能型天线所必备的基础,不仅是WiFi,包括WiMAX/WiBro、3G的W-CDMA、CDMA2000也都将MIMO列入后续的预定标准中。
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