關(guān)于天線，饋線的問題

大家好， 
 
    最近在論壇學(xué)到了很多東西，但是發(fā)現(xiàn)所有的天線都要通過饋線與接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)傳遞能量。我個(gè)人有幾個(gè)觀點(diǎn)，不知道是否正確，還請(qǐng)各位高手指教！ 
 
    1。天線，應(yīng)該有self resonant frequency，只有在這個(gè)頻率下，天線的接收或者發(fā)射效率才會(huì)比較高。通常認(rèn)為天線的Q值與帶寬成反比，但是在論文"Impedance, bandwidth, and Q of antennas" Arthur D. Yaghjian, and Steven R. Best 中，天線的Q值定義為， 
   Q = stored power / loss power， 
這樣不是意味著，天線的電抗部分存儲(chǔ)的能量與天線消耗的能量（包括輻射的能量和熱損耗）的比值嗎？ 也就是說如果天線的Q值很高，豈不是發(fā)射的能量反而少了。因此相應(yīng)的帶寬也變得小了。 
   但是天線的效率又定義為， 
   antenna efficiency = radiated power / (radiated power+ thermal loss) 
      從上面這個(gè)公式來看，似乎天線的效率與天線的Q值無關(guān)。 
   那么，我想請(qǐng)問天線的Q值與天線的效率有關(guān)嗎，如果Q值，那么意味著輻射的能量就會(huì)減小，就意味著天線發(fā)射功率或者接收功率比較低啊。這兩個(gè)概念有什么關(guān)系嗎？ 
 
    2. 就是關(guān)于天線的饋線的問題。我認(rèn)為饋線就是天線的一個(gè)負(fù)載（對(duì)于接收機(jī)來講），或者是天線的一個(gè)信號(hào)源（對(duì)發(fā)射機(jī)來講），而所謂的天線的反射參數(shù)其實(shí)就是在描述饋線的特征阻抗與天線的特征阻抗在某一個(gè)頻率范圍內(nèi)的拼配問題。如果我說的是正確的話，那么我能不能不要饋線，直接把天線跟我的接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)芯片連接，讓我的接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)直接進(jìn)行阻抗匹配（假設(shè)接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)可以做到和天線直接進(jìn)行阻抗匹配），這樣就可以去掉饋線這一部分了。而且我認(rèn)為，通常所謂的窄帶天線，也都是由于饋線與天線的匹配帶寬很窄而造成的。就天線而言（單純的裸天線，不包括饋線在內(nèi)）應(yīng)該是可以接收很大范圍頻率的。 
    不知道我上述的看法是否正確，還往高手指教。

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是個(gè)好問題，同求解

網(wǎng)友回復(fù):

那如果是超寬帶天線，上面的關(guān)于天線Q的公式還成立嗎？

網(wǎng)友回復(fù):

我認(rèn)為提高Q值主要是從降低熱損耗考慮的。。而你好像是抓住輻射功率不放的

網(wǎng)友回復(fù):

有些問題，  
1Q = stored power / loss power，公式?jīng)]有錯(cuò)，更加本質(zhì)的是q＝無功功率/有功功率，  
“天線的電抗部分存儲(chǔ)的能量與天線消耗的能量（包括輻射的能量和熱損耗）”有些問題，  
在有功功率中是不包括輻射的能量，只有熱損耗和失配的損耗。對(duì)于濾波器、天線等等，q高是好的，表示損耗小，也就是效率高。collin和zucker的anntenna theory有很細(xì)致的分析。  
2可以，問題是饋線不僅僅是導(dǎo)波結(jié)構(gòu)，饋線還起到了調(diào)整匹配的作用，如果你的是匹配的，可以直接接上，但是從工程上，連接天線和接收機(jī)的法蘭，就可以被認(rèn)為是一個(gè)比較短的饋線。  
天線的窄帶不一定是饋線造成的。舉個(gè)例子，半波天線，就是一個(gè)最基本的窄帶天線，因?yàn)樘炀�的長度和波長成正比，只有在這個(gè)波長上天線才諧振。饋線可能造成窄帶。但是一個(gè)設(shè)計(jì)優(yōu)良的饋線可以做到10倍頻，相對(duì)帶寬是160％。天線的問題一般不出在饋線上。

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用降低熱損耗來提高Q值確實(shí)不錯(cuò)，但是在保持熱損耗電阻不變的情況下，增大輻射電阻會(huì)降低Q值。 
 
但是在論文"Impedance, bandwidth, and Q of antennas" Arthur D. Yaghjian, and Steven R. Best 中，天線的Q值定義為， 
   Q = stored power / loss power， 
 
其實(shí)我并不是抓住輻射功率不放，而是想弄清楚天線輻射效率與帶寬有沒有關(guān)系。 
 
因?yàn)槲姨岬降倪@篇論文，應(yīng)該算是天線領(lǐng)域一個(gè)比較資深的人寫的（我覺得可能屬于計(jì)算電磁學(xué)領(lǐng)域的），所以才想挖掘一下這個(gè)公式的適用范圍，和意義。 
 
   因?yàn)榘凑展�式的定義，說明對(duì)于一個(gè)諧振腔，如果它能存儲(chǔ)并保持能量，Q值應(yīng)該是無窮大，這個(gè)基本理論每個(gè)人都很清楚，而且典型的例子就是理想的LC諧振腔。 
 
    這樣，對(duì)于一個(gè)輻射性能比較好的天線，其Q值應(yīng)該比較低，所以帶寬應(yīng)該比較寬才對(duì)。我就是想問一下我的這種想法是否正確，還請(qǐng)高人指點(diǎn)。 
 
    而且在不考慮饋線與天線阻抗匹配的條件下（假設(shè)天線阻抗匹配非常好，反射系數(shù)為0），當(dāng)然，這里也不討論 frequency independent antenna， 記得對(duì)于一根天線，其增益（或者也可以等效成輻射電阻）可以近似的用公式表示為 
    Gain = square(A) / square(lambda),  
其中，A應(yīng)該是天線有效感應(yīng)面積，lambda是接收信號(hào)的波長（頻率的倒數(shù)）。這樣看來，對(duì)于一根天線，在不考慮饋線的影響下，是可以接收寬帶信號(hào)的，而且其增益隨著頻率的升高而升高。 那么是不是對(duì)于這種天線，也可以看成是Q值比較低的天線呢？

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多謝4樓的回復(fù)，十分感謝��！我先把你的回復(fù)好好研究一下，謝謝！希望大家多給建議�。�

網(wǎng)友回復(fù):

個(gè)人認(rèn)為Q值跟輻射效率沒有關(guān)系。 
饋線阻抗肯定不是限制天線帶寬的主要因素。不同類型的天線在分析的時(shí)候都有一個(gè)輸入阻抗，這個(gè)值表征了天線激勵(lì)端電壓與電流的關(guān)系，是客觀存在的。即便你不用饋線，這把發(fā)射機(jī)輸出端得特性阻抗也做成這個(gè)值，也不會(huì)影響天線的帶寬。天線的帶寬是自己諧振特性的一個(gè)表現(xiàn)。實(shí)際上比如說同軸線，在很寬的頻率范圍內(nèi)都可以做到接近50歐的特性阻抗，但有幾種天線能做到這樣的帶寬呢？

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多謝7樓的回復(fù)。 
 
我也看到一些理論，比如說天線只有在自諧振頻率才會(huì)有效輻射能量。如果天線的有效帶寬是由天線的自諧振頻率來決定的話，那是不是意味著: 即使沒有饋線的阻抗匹配影響（假設(shè)饋線始終與天線匹配），天線的反射參數(shù)仍然會(huì)是在其自諧振頻率處非常低(比如說-40dB)，在其他遠(yuǎn)離自諧振頻率出非常高�。ū热缯f接近0dB）。那是不是說天線在自諧振頻率處把能量有效的輻射出去，但是在遠(yuǎn)離自諧振頻率的地方（即使阻抗是匹配的）能量會(huì)被反射回來。不好意思，可能這個(gè)地方我說得不清楚，因?yàn)槲移鋵?shí)也比較糊涂。 
    
    因?yàn)槿绻�天線在自諧振頻率處有效輻射能量，那么在發(fā)射機(jī)傳輸來的信號(hào)遠(yuǎn)離自諧振頻率的地方，會(huì)怎么辦呢？ 尤其是在阻抗匹配的情況下，發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)頻率遠(yuǎn)離天線自諧振頻率，這個(gè)信號(hào)的能量如果沒有因?yàn)樽杩故�配而反射回發(fā)射機(jī)，也沒有被天線有效的發(fā)射出去，是不是就變成了熱能了？  
 
     如果問題問的比較粗淺，還望大家見諒。

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4摟正解  支持    

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