有源天线&无源天线.doc

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
 
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
式中R1、C1、L1分别为天线的电阻、电容和电感;S=Ic/Vbe为晶体管的互导;β=Ic/Ib为电流放大倍数。通常β»1,所以有源天线的输入电阻为
Ri=R1+1/S天线的谐振频率为
式中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。
TA1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TN1,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:
,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。
...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“出现”在14Mhz的附近,这显然是个问题。同样,互调也会导致接收机收到一些虚假的信号。
人们对有源天线的效力有不同的看法,我的意见当然不是结论性的,但是我认为我有一些客观的理由可以支持我的意见。如果您尚未有自己的想法,不妨听