EMC测试天线浅谈

  天线分类：偶极子天线；双锥天线；对数天线；宽带复合天线；喇叭天线、双锥天线：双锥形天线由两个锥顶相对的圆锥体组成，在锥顶馈电。圆锥可以用金属面、金属线或金属网构成。正象笼形天线一样，由于天线的断面积增大，天线频带也随之加宽。双锥形天线大多数都用在超短波接收

  2、对数天线：对数周期天线是一种非频变天线，所谓非频变是指天线的阻抗、方向图、增益、驻波比等电特性随频率的对数成周期性变化，并在很宽的频带内保持基本不变

  方向性、阻抗和极化特性在一个很宽的波段内几乎保持不变的天线，称为宽频带天线常用于辐射骚扰/辐射杂散低频测试。常用工作频段：30MHz~3GHz

  6、偶极子天线：两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线，可用作发射和接收天线，这样构成的天线叫做对称天线。因为天线有时也称为振子，所以对称天线又叫对称振子，或偶极天线。总长度为半个波长的对称振子，叫做半波振子，也叫做半波偶极天线

  天线系数，天线效率，增益、天线口径，输入阻抗、驻波比、频宽，尺寸，波束立体角。1、天线的极化方向

  经常有客户问什么是垂直什么是水平啊，天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。人们规定：电场的方向就是天线极化方向。通常用的天线为单极化的。下图示出了两种基本的单极化的情况>

  Vertical polarization无线电波的极化，常以大地作为标准面。凡是极化面与大地法线面（垂直面）平行的极化波称为垂直极化波。其电场方向与大地垂直。

  Horizontal polarization凡是极化面与大地法线面垂直的极化波称为水平极化波。其电场方向与大地相平行。

  Planepolarization如果电磁波的极化方向保持在固定的方向上，称为平面极化，也称线极化。在电场平行于大地的分量（水平分量）和垂直于大地表面的分量，其空间振幅具有任意的相对大小，能够获得平面极化。垂直极化和水平极化都是平面极化的特例。

  Circular Polarization当无线电波的极化面与大地法线°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，能够获得圆极化。圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。

  Elliptical Polarization若无线电波极化面与大地法线π周期地改变，且电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个椭圆时，称为椭圆极化。当电场垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值时（两分量相等时例外），均可得到椭圆极化。

  波束宽度指的是在天线峰值响应的方向上，两个半功率点之间的角度，波束宽度有Ｅ面和H面两个分量，两者不一定完全相等，如果某一天线的增益设计为正，则它的波束宽度和增益常常正好相反。方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣。在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。

  增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。增益显然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。能这样来理解增益的物理含义- - 为在一定的距离上的某点处产生一定大小的信号，如果用理想的无方向性点源作为发射天线W的输入功率，而用增益为G = 13 dB = 20 的某定向天线W。换言之，某天线的增益，就其最大辐射方向上的辐射效果来说，与无方向性的理想点源相比，把输入功率放大的倍数。考虑输入功率Pi，对各向同性天线：

  自由空间中的天线系数是天线本身固有的参数。天线系数表示了天线的辐射场与天线输入电压之间的关系，AF与增益有以下关系：AF=E/U

  (E-入射到接收天线参考平面上均匀平面波的电场强度；U-接收天线输出电压) 假设发射天线增益为Gt，发射功率为Pt，接收天线增益为Gr，接收天线接收到的功率为Pr。由接收天线所在位置的功率密度可表示为：

  天线的性能参数，如输入阻抗、方向图、主瓣宽度、副瓣电平、波束指向、极化、增益等，一般是随频率的改变而变化的，有些参数随频率的改变而变化较大，使天线的性能直线下降。因此，工程上一般都要给出天线的频带宽度，简称天线的带宽，定义为某个性能参数符合相关规定标准的频率范围。这个频带范围的中点处的频率称为中心频率f0。频带宽度主要有绝对带宽、相对带宽和比值带宽三种表示方法。绝对带宽指天线能实际工作的频率范围，即上下限频率之差：Δf=f2-f1

  通常相对带宽用的较多，而比值带宽大多数都用在描述超宽带天线、阻抗：天线输入端电压与电流之比

  天线的阻抗通常考虑很少，因为所有的EMC测试设备的负载阻抗均设计为50Ω，EMC天线的阻抗通常也在其频率范围内设计为感校准为接近50Ω，但是，测试人员也应该意识阻抗不匹配所带来的可能问题，尤其是低频磁场环天线，天线的阻抗往往随频率而变，但许多低频环天线并没有匹配网络去补偿这种变化。

  7、驻波比（VSWR）：是表示天线与馈原匹配程度的指标。是在天线端口处产生的驻波的最大电压与最小电压之比

  驻波比是衡量两个RF设备阻抗是否匹配的间接参数。VSWR对大多数用户来说都很重要，这有几个复杂原因，简单地说，在通常情况下，馈线反映出来的阻抗是馈线的额要阻抗和负载阻抗之和，因此，在馈线两端就也许会出现阻抗的不匹配，这样，大多数信号都将在负载处反射，然后，再沿着馈线在源处再次反射，当需要精确测量的时候，或当信号源对阻抗不匹配很敏感的时候，或当馈线的损耗很重重的时候，VSWR都将成为一个问题。

  方向性系数是表征天线辐射的能量在空间分布的集中程度，即定向性，常用相同辐射条件下的天线在给定方向的功率密度与各向同性的点源功率密度之比来表示