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天線工程導論天線工程導論
Cheng-Hsing HsuDepartment of Electrical Engineering Department
of Electrical Engineering
National United University
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1 天線概論1. 天線概論
2. 傳輸線概念傳輸線概念
3. 天線參數定義與基本特性
4. 饋入線與供電方法
5. 各式天線介紹
6. 天線量測
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平行二線• 平行二線• 同軸線路帶線• 帶線
• 波導管
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• 有效率送出和收集空間中電磁波之元件稱天線•
天線不能單體運作，須和無線通信機一起使用。連接天線和無線通信機之間的傳輸線稱為饋線。
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天線根據形狀饋入點的阻抗不同，按照必要為合併天線的饋電點阻抗和饋線的阻抗設計阻抗調整電路饋電點阻抗和饋線的阻抗設計阻抗調整電路。
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平行二線平行二線‧ 平行二線稱平行線路和列赫線頻率計，是代表性的平衡型傳輸線路。
特性阻抗:
][ )1)(ln(120 2 Ω−+=dD
dDZT
][ )2ln(120 Ω=dDZT
d
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同軸線路同軸線路‧ 同軸線路也稱同軸電纜和屏蔽線。
特性阻抗特性阻抗:
][ )ln(60 Ω=abZT ε arε
第一種 外部導電內徑 [mm]
同軸電纜的名稱
第二種 特性阻抗 (C: 75Ω, D: 50Ω)第三種 絕緣方式 (2: 聚乙烯)第四種 編組 外部被覆形式第四種
編組+外部被覆形式
N:一重外部導體編組+尼龍編組V:一重外部導體編組+PVC被覆W:二重外部導體編組+PVC被覆
Z: 只有一重外部導體編組
電纜顏色 系為灰色 系為黑色
Ching-Fang Tseng電纜顏色 50Ω系為灰色, 75Ω系為黑色靜電容量 50Ω系為100pF/m,
75Ω系為67pF/m
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帶線帶線‧ 分微帶線和平衡型帶線二種。
‧ 在UHF~SHF頻域，在無線通信機的內部，利用傳輸線傳達到安裝有電子電路、天線終端機和機箱的天線。
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帶線帶線‧ 微帶線
特性阻抗特性阻抗:
][ )1(
120Ω=T WZ
π
)1( +− rrhW εε
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帶線帶線‧ 平衡型帶線
特性阻抗特性阻抗:
][ )4ln(60 Ω=dbZT πε dr πε
}]))(2
()4ln(1{1[2
2
WtW
WtWd ππ +++= }]))(
2()({[
2 WtW
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波導管波導管• 波導管以完全導體包圍內部空間傳播電磁波。其特徵係低損失存在與尺寸對
應定的截止頻率，實際上使用比其頻率高1.2倍左右的頻率。
][))((377 ΩλgeZ ][ ))((377 Ω=λ
gT h
eZ
mf )(300h
fc 2)(
=
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波導管波導管導波管規格
WR編號 使用頻率範圍 [GHz] E [inch] H [inch] e [inch] h [inch] t
[inch]650 1.12 ~ 1.7 3.41 6.66 3.25 6.5 0.08430 1.7 ~ 2.6 2.31 4.46
2.15 4.3 0.08340 2.2 ~ 3.3 1.86 3.56 1.7 3.4 0.08
284 2.6 ~ 3.95 1.5 3 1.34 2.84 0.08
229 3.3 ~ 4.9 1.273 2.418 1.145 2.29 0.064187 3 95 5 85 1 2 0
872 1 872 0 064187 3.95 ~ 5.85 1 2 0.872 1.872 0.064
159 4.9 ~ 7.05 0.923 1.718 0.759 1.59 0.064137 5 85 ~ 8 2 0 75 1
5 0 622 1 372 0 064137 5.85 ~ 8.2 0.75 1.5 0.622 1.372 0.064102 7 ~
11 0.61 1.12 0.51 1.02 0.0590 8.2 ~ 12.4 0.5 1 0.4 0.9 0.05
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波導管波導管表4.2 導波管規格(續)
WR編號 使用頻率範圍 [GHz] E [inch] H [inch] e [inch] h [inch] t [inch]75
10 ~ 15 0.475 0.85 0.375 0.75 0.0542 18 ~ 26.5 0.25 0.5 0.17 0.42
0.0434 22 ~ 33 0.25 0.42 0.17 0.34 0.04
22 33 ~ 50 0.192 0.304 0.112 0.024 0.04
19 40 ~ 60 0.174 0.268 0.094 0.018 0.0412 60 90 0 141 0 202 0
061 0 122 0 0412 60 ~ 90 0.141 0.202 0.061 0.122 0.04
10 75 ~ 110 0.13 0.18 0.05 0.1 0.048 90 ~ 140 0 12 0 16 0 04 0
08 0 048 90 140 0.12 0.16 0.04 0.08 0.047 110 ~ 170 0.098 0.13
0.033 0.065 0.0335 140 ~ 220 0.091 0.116 0.026 0.051 0.033
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說明有關對天線供給高頻電力的方法
• 平衡和不平衡• 天線長度和饋電點阻抗的關係• 天線長度和饋電點阻抗的關係• 阻抗匹配電路
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平衡和不平衡平衡和不平衡‧ 天線饋電點供給高頻信號的方法分平衡饋電型和不平衡饋電型。天線單元和
饋線上的高頻電壓，根據高頻電流對地平衡或不平衡分類。饋線上的高頻電壓 根據高頻電流對地平衡或不平衡分類
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平衡和不平衡平衡和不平衡• 平衡饋電型:在饋電點兩邊端子的一邊施加+V的高頻電壓時，他方施加反向電
壓-V的高頻電壓。壓 的高頻電壓
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平衡和不平衡平衡和不平衡• 不平衡饋電型:饋電點的兩邊端子中，輻射天線單元被連接施加高頻電壓，他
方不施加高頻電壓作為0V的電位。方不施加高頻電壓作為 的電位
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平衡和不平衡平衡和不平衡• BALUN: 平衡和不平衡轉換電路BALance to Unbalance
transformer，可將天
線輻射單元的電流分佈變對稱。線輻射單元的電流分佈變對稱
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不平衡型的饋線對平衡型天線供給不平衡的高頻電力，天線單元上的高頻電流分不變成不對稱，產生弄亂輻射場型和電流流到電纜外部導體等問題。
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天線長度和饋電點阻抗的關係天線長度和饋電點阻抗的關係天線阻抗:
1 )1(C
LjRZω
ω −+=
功率性損失
RZC
L =→=ω
ω 1功率性損失
電抗成分設為0: 取出高頻功率最大限度之條件Cω
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阻抗匹配電路阻抗匹配電路• 目的:有效率地送出電波。從發送機被送出的功率，其從
天線有效率放射的條件係天線的饋電點阻抗(Z )
發送機天線有效率放射的條件係天線的饋電點阻抗(ZL)、發送機的天線連接端子的阻抗(ZS)和饋線的阻抗(ZT)三者相等。
• 若不相同則須設置阻抗分配電路。• 若不相同則須設置阻抗分配電路。
