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有源天线.docx

上传人:changjinlai 2021/5/10 文件大小:30 KB

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有源天线.docx

文档介绍

文档介绍:有源天线,只含金属和介质的一般天线中如果还含有晶体三极管、 隧道二极管、变容二
极管等有源器件,就成为有源天线。它能改善电小天线的性能。有源天线中的有源器件可以
直接装入天线(图1),也可以使天线和放大器连接而组成一个天线系统(图 2)。普通天
线配以有源器件,可以改善电小天线的阻抗,展宽频带 ,改善系统的噪声特性等,所以有源天
线有助于实现天线小型化。
有源天线
输出
有源天线
有源天线中的有源器件可以工作在线性和非线性两种情况, 互易原理适用于前者, 而不
适用于后者。
图1为一有源天线,输入阻抗为
1 r 1 1
式中Ri、Cl、Li分别为天线的电阻、电容和电感; S=Ic/Vbe为晶体管的互导; 降Ic/Ib为电
流放大倍数。通常 仅1,所以有源天线的输入电阻为
Ri= Ri+1/S天线的谐振频率为
1 1 _ %
式中⑦而为无源天线的谐振频率。因此 ,有源天线与同形等高的无源天线相比,谐 振频率降低,输入电阻提高,因而天线的带宽变宽。
图2为配有放大器的小环有源天线,如果放大器的输入阻抗远小于天线的阻抗,则天线
可得到与频率无关的输出电流。若设计正确,带宽能达几个倍频程。
图3为一个有源接收系统。 Tai为无源天线在1-1 '端的等效噪声温度,Te为接收机的噪
声温度。在无源天线和接收机之间接入由晶体管和其他网络 (如匹配网络)构成的中间网络。
若中间网络的增益为 Gn, 1-1 '端上等效噪声温度为Tni,则整个接收机系统在 1-1 '端上表示 的总噪声温度为
Ts1=Ta1+Tn1+Te/Gn
可见,中间网络使系统增加了一个噪声项 (Tn1),设计时应尽可能减小 Tn而增大Gn,以使有
13 a 步江式埃接收/免
源噪声温度与无源噪声温度 (Ta1 + Te)相比得到改善。
有源天线
有源天线的工作原理其实是将短天线(或杆天线)的高阻抗与接收机输入的低阻抗相匹配。
如果天线的长度小于 10 米,增加天线的长度会使阻抗降低,同时信号电平也随之增强。所
以长线天线是最简单的也是最有效的天线。
如果要将有源天线应用于短天线上, 势必要将天线系统的阻抗降下来 (这样接收机不会将
天线上的微弱信号 “短路 ” ) ,同时,有源天线也将小信号加以放大使得输出的信号电平接近
长线天线的强度。
既然有源天线这样好,为什么并不是每个人都使用有源天线?这里有两个主要理由:
. 有源天线长度一般较短并与接收机的位置相对接近和固定, 所以很容易检拾比长线天线多
得多的干扰(如时钟,电视等) 。一旦放大,这些干扰同时也被放大了,为获得最好的接收
效果,天线最好可以移动。最坏的情况下,有源天线会由于干扰的原因完全失去效能。
.最严重的问题是 ...互调和失真。一个设计良好的接收机在信号通路的始端,总是有良好的
滤波器以确保微弱的信号不会被不需要的强信号所淹没。 而有源天线的放大部分设计却并不
完美。如果在放大器的输入端同时混入信号 f1 和 f2 ,在输出端会得到和频信号,差频信号
和谐波信号。接收机无法将这些信号与真正的无线电信号相区别。例如,在晚上, 7Mhz 的
信号很强, 14Mhz 的信号要弱一些。由于谐波失真的原因,在使用有源天线时,一些 7Mhz
的信号会