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那些你很少關注到的無人機冷知識(二)

2017/1/5 14:24:09??????點擊:

前一節小編說到了無線電的原理,很多小伙伴都表示長知識了,還有以為小伙伴指出一個小問題,這一節我們繼續說傳輸無線電的天線原理和種類都有哪些,如果諸位有更深的見解或者更好的概括歡迎補充。

各種天線的場強分布:相同構造天線的發射和接收場強是基本一致的,并且不是有源天線的話,都是可以直接互換互用的,在這里就不再做細分了。

全向天線:無線電專業里常叫鞭狀天線。

它就象一個燈管,它的發射泛圍,垂直放置時,是在水平方向上向周圍散射,在360度泛圍內都有均勻的場強分布,是我們比較常用的一種形式。水平放置時,假如天線是東西方向放置,場強分布是包括天空在內的南北方向,以及天線到地面的南北方向空間泛圍內分布。因此垂直天線,主要針對水平方向的目標,水平天線主要針對垂直高度上的目標,和窄范圍內的水平目標。

那些你很少關注到的無人機冷知識(二)

那些你很少關注到的無人機冷知識(二)

八木天線:定向傳輸天線,八木天線由比天線稍短的引向器,和比天線稍長的反射器,中間安裝天線的結構構成,八木天線的場強主要集中在引向器一側,反射器將天線發出的信號反射回引向器方向,使場強增強,同時有屏蔽后方干擾的作用。八木天線在垂直安裝時,上下的場強分布角與全向天線差不多,在水平方向上場強分布角,與引向器的多少有關,引向器越多,夾角越小,方向性越強,夾角內的場強越高。一般常見引向器3-5支,再多效果亦不明顯。

主要特點是在有效范圍內場強分布均勻,方向性好,搞干擾能力強。

那些你很少關注到的無人機冷知識(二)

拋物面天線:這種天線的場強分布有兩部分,類似手電光,一部分是燈泡直接射出的散射光,另部分,也是主要部分,是反射器反射形成的直射光。所以拋物面天線的效率是最高的,但方向性也是最強的,最常見是用在固定點對點的微波通信,如果用在飛行器上的通信,必須裝在高精度跟蹤云臺上才可以,如果跟蹤云臺精度不高也是盲人騎瞎馬。另外拋物面天線對組裝精度要求也很高。

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平板狀天線:平板天線的特性和八木天線基本相同,好的平板天線結構較復雜,但體積小,重量輕,安裝簡單。體積效率比高,野外FPV狂人的首選天線。需配合跟蹤云臺使用

那些你很少關注到的無人機冷知識(二)

我們再來借助天線的制作原理來理解天線的傳播無線電的傳僠速度和光速相同,每秒30萬公里。無線電波長的計算為,300÷頻率,比如150兆赫的波長為,300÷150=2米(注意單位是米),天線的長度要和波長匹配,一般的全向天線多采用1/4波長或1/2波長,相較1/2波長的天線效率較高。

為什么不能用全波波長的天線呢?

無線電信號是個正弦波,全波長的天線,會使電波的上半周和下半周同時加載到天線上,因為兩個半周的電流方向是相反的,產生的電波就是反相的,所以不能做為普通天線用。但有朋友已經注意到了很多高增益天線的長度要比波長長很多,那是因為在整個天線中間加了線圈進行倒相,使一個半周的信號被抑制,只使我們需要的半周信號得到發揮。有朋友會問,那只有半個周期的信號,不是殘廢信號嗎?雖然天線是半個波長,但流過天線的電流方向是連續變化的,所以產生的電波就是個過完整的正弦波。為什么天線的長度是1/4或1/2波長呢?是因為要天線的長度要和無線電的波長產生諧振,才能使天線以最高的效率把電流轉化為電磁波或者把接收到的電磁波轉化為電流。

道理和固定長度的物體產生一個固定的聲波,及固定長度的物體會隨特定聲波振動的道理是一樣的。請點擊此處輸入圖片描述

【實例】

知道了以上的內容,我們就可以自己制作基本的天線了。還以150兆赫為例,天線長度大約為1米。但30萬公里是光在空間中的傳播速度。在金屬介質中的傳播速度,因金屬的不同,約為空中速度的96%-97%,所以標準的天線長度應乘以這個縮短率,如果不了解我們所用金屬的縮短率,可以取個中值。在此可以計算為300÷150÷2×0.965=0.965米,即是所要的150兆赫天線長度為0.965米。

以上是個最簡單的天線制作,但效率還是很不錯的,只要稍做改造就可以成為高增益天線,之前我曾以加裝假地線的方式架空1/2波長全向天線,作為對講機天線,用1W功率150公里半徑范圍內清晰穩定地通信,而用簡單天線1W也就在兩公里范圍內勉強,可見天線做好了效率是相當驚人的。

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