方向性和增益:八木天线与抛物面天线

电器工程 天线
2022-01-13 09:08:14

我在 1000m (3000f) 有一个非常偏远的小屋,在那里我几乎没有电话接收,所以最近我一直在尝试尽可能多地研究无线电基础知识,但仍然无法得出任何结论哪种天线设计最适合我的用例以及为什么它是正确的。

在阅读了各种类型之后,我正在考虑购买一个抛物面天线,指向 5 公里外山谷中最近的塔由于在挪威使用中继器是非法的(除非你是一家电话公司),我正计划将屋顶天线(通过 RG58+SMA)连接到我客舱主房间的鞭子上。希望这将使我们能够在这个远程位置拨打电话。

使用抛物面反射器或喇叭等波束形成技术可以获得更大的方向性。由于天线的高方向性取决于它比波长大,因此在 UHF 和微波频率下更容易实现这种类型的窄波束。

由于 GSM (900 MHz) 处于 UHF 范围内,因此增益为 16 dBi 的 60 厘米 x 90 厘米抛物面天线似乎非常合适。

但是后来我发现了一个增益为28 dBi (!)的八木天线,我有点傻眼了。我对增益的理解是它与方向性密切相关:更多的全向意味着更少的增益,反之亦然。

如果抛物线设计具有更大的方向性,那么更小的(表面)八木怎么可能仍然有更高的增益?

显然,我在维基百科上阅读了几个小时的四边形、偶极子和鞭状设计后,我不是专业人士,但我想了解我购买的东西在粗略的水平上是如何工作的,所以希望你能帮我一些忙:-)

3个回答

第一个教训:永远不要相信 Aliexpress 产品列表。这是当务之急。

第二课:一般来说,天线相对于波长越大,增益就越大。

这就是为什么您的家庭卫星天线不像我们说的那样具有高度指示性:

Radioteleskop Eiffelsberg,德国。 照片公共领域。


所以,首先不要相信速卖通列表是这样的:

速卖通谎言

这是真正的带宽吗?700 MHz 至 2700 MHz 的带宽为 2 GHz,中心频率为 1.7 GHz。换句话说,这将需要一个超宽带天线(我们目前几乎无法制造任何带宽远大于中心频率 1.1 的天线)。八木不是超宽带。

因此,他们没有告诉您的是,这种天线可能适用于他们在下面列出的某些频段,但对其他频段则不那么好。事实上,我不知道八木,其设计非常依赖于波长与元素间距的关系,如何适用于这种非整数因子相关的波段。事实上,这听起来像是一个骗局。

现在,由于某种原因(当然是廉价成本和卖家能力),速卖通天线没有在指定频率范围内测量效率。

如果有的话,该增益将在频率范围的最高端实现——同样,增益与天线尺寸的关系以及在八木设计中,帮助反应性“聚焦”延迟版本激励的元素数量来自最后一个元素。即便如此,我还是严重怀疑 28 dBi。

所以,请放心,尽管神话中的天线史密斯的工作原理,您的天线将胜过这种 30 欧元的天线骗局。


正如我所说,立法经常限制有效各向同性辐射功率。也就是说,您必须从传输功率中减去天线的增益。因此,在发射过程中,拥有高增益天线不会获得任何收益。

我不知道挪威的蜂窝频段是否属于这种情况。

抛物线天线和八木天线都可以(原则上)通过任意定向波束设计为具有任意增益。在八木的情况下,它会很长,在抛物线的情况下,会很宽。如果你选择两个增益不同的例子,那么无论哪个增益更高,嗯,增益更高。

在实践中,非常窄的光束的指向误差限制了有用性。

您假设该 28dBi 天线引用的增益是准确的。有很多理由认为它不是。

首先,八木的增益与元素的数量完全相关。参见例如此处的指南。我预计 16 元素版本的增益为 20-21dBi。所以28dBi这个数字已经不可信了。

其次,广告中还有其他令人难以置信的说法。他们声称天线的工作频率从 698 到 2700 MHz!这对于八木来说简直是不可能的。该设计本质上与特定频率相关,元件之间的间距与选定的波长部分相匹配。

本文展示了一些详细模拟,如果您在如此宽的频率范围内使用类似的八木设计,实际会发生什么。“21dBi”天线在 850 MHz 时的实际增益为 13dBi,这是它唯一匹配的频率。在 1800 和 2100 MHz 时,它基本上没用。

与在免费电子商务网站上出售的许多商品一样,性能数据只是为了销售产品而编造的。