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      電磁兼容設計中常用的天線有哪些?

      -2020-03-18-

        天線在EMC、RF測試,測量中運用相當普遍,常用天線有:雙錐天線,對數天線,對數周期天線,三環天線,喇叭天線,偶極子天線,環天線等。

        1、雙錐天線:

        常用于RSE替代法測試。

        常用工作頻段:30MHz~300MHz

        2、對數天線:

        常用于輻射場地NSA校準。

        常用工作頻段:30MHz~1GHz

       

        3、對數周期天線:

        常用于輻射騷擾/輻射雜散低頻測試。

        常用工作頻段:30MHz~3GHz

           

        4、三環天線:

        常用于燈具產品磁場輻射測試。

        常用工作頻段:9KHz~30MHz

            

        5、喇叭天線:

        常用于輻射騷擾/輻射雜散高頻測試。

        常用工作頻段:1GHz~18GHz

            

        6、偶極子天線:

        常用于場地衰減和天線系數的測量中。

        常用工作頻段:30MHz~4GHz

             

        7、環天線:

        常用于低頻磁場測試。

        常用工作頻段:9KHz~30MHz

             

        在進行EMC和RF測試中,以下的幾個基本概念需要有所掌握:

        1、天線的極化方向

        經常有客戶問什么是垂直什么是水平啊,天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構成。人們規定:電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。下圖示出了兩種基本的單極化的情況。電磁兼容測試設備

        2、波瓣寬度

        波束寬度指的是在天線峰值響應的方向上,兩個半功率點之間的角度,波束寬度有E面和H面兩個分量,兩者不一定完全相等,如果某1天線的增益設計為正,則它的波束寬度和增益常常正好相反。方向圖通常都有兩個或多個瓣,其中輻射強度zui大的瓣稱為主瓣,其余的瓣稱為副瓣或旁瓣。在主瓣zui大輻射方向兩側,輻射強度降低3 dB(功率密度降低一半)的兩點間的夾角定義為波瓣寬度(又稱波束寬度或主瓣寬度或半功率角)。波瓣寬度越窄,方向性越好,作用距離越遠,抗干擾能力越強。

        3、天線增益

        增益是指:在輸入功率相等的條件下,實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比。它定量地描述一個天線把輸入功率集中輻射的程度。增益顯然與天線方向圖有密切的關系,方向圖主瓣越窄,副瓣越小,增益越高??梢赃@樣來理解增益的物理含義--為在一定的距離上的某點處產生一定大小的信號,如果用理想的無方向性點源作為發射天線,需要100W的輸入功率,而用增益為G=13 dB=20的某定向天線作為發射天線時,輸入功率只需100/20=5W。換言之,某天線的增益,就其zui大輻射方向上的輻射效果來說,與無方向性的理想點源相比,把輸入功率放大的倍數。

        4、天線系數(AF)

        自由空間中的天線系數是天線本身固有的參數。天線系數表示了天線的輻射場與天線輸入電壓之間的關系,AF與增益有以下關系:

        AF=E/U

       ?。‥-入射到接收天線參考平面上均勻平面波的電場強度;U-接收天線輸出電壓)

        5、帶寬

        帶寬指的是天線的頻率覆蓋范圍,如果帶寬以天線額定頻率范圍的一部分來表示的話,非諧振天線的帶寬大于諧振天線的帶寬,低增益天線的帶寬大于高增益天線的帶寬,用于寬帶的,平衡不平衡轉換器或匹配網絡的天線,其帶寬比天線系數的影響更大。

        6、阻抗

        天線的阻抗通??紤]很少,因為所有的EMC測試設備的負載阻抗均設計為50Ω,EMC天線的阻抗通常也在其頻率范圍內設計為感校準為接近50Ω,但是,測試人員也應該意識阻抗不匹配所帶來的可能問題,尤其是低頻磁場環天線,天線的阻抗往往隨頻率而變,但許多低頻環天線并沒有匹配網絡去補償這種變化。

        7、駐波比(VSWR)

        駐波比是衡量兩個RF設備阻抗是否匹配的間接參數。VSWR對大多數用戶來說都非常重要,這有幾個復雜原因,簡單地說,在通常情況下,饋線表現出來的阻抗是饋線的額要阻抗和負載阻抗之和,因此,在饋線兩端就可能出現阻抗的不匹配,這樣,大多數信號都將在負載處反射,然后,再沿著饋線在源處再次反射,當需要精確測量的時候,或當信號源對阻抗不匹配很敏感的時候,或當饋線的損耗很重重的時候,VSWR都將成為一個問題。

        8、尺寸

        尺寸是一個很重要的天線特性,天線需要控制和移動就限制了天線的實際尺寸大小,需要在屏蔽室內使用天線也限制了天線的zui大尺寸,需要減小對地或對周圍物體不希望有的耦合也將影響尺寸,但相反地,希望天線有好的低頻響應,增益高或帶寬寬,就要增大天線的尺寸。


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