[科普中国]-全向天线

天线对空间不同方向具有不同的辐射或接收能力，这就是天线的方向性。根据方向性的不同，天线有全向和定向两种。

全向天线

全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性。一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。增益一般在9dB以下 。下图所示为全向天线的信号辐射图。1全向天线的辐射范围比较象一个苹果。

定向天线定向天线，在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性。同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高的环境。

全向天线和定向天线之间的关系全向天线会向四面八方发射信号，前后左右都可以接受到信号，定向天线就好像在天线后面罩一个碗状的反射面，信号只能向前面传递，射向后面的信号被反射面挡住并反射到前方，加强了前面的信号强度。下图为定向天线的信号辐射图。定向天线的主要辐射范围象个倒立的不太完整的圆锥。

天线的选购如果需要满足多个站点，并且这些站点是分布在AP的不同方向时，需要采用全向天线；如果集中在一个方向，建议采用定向天线；另外还要考虑天线的接头形式是否和AP匹配、天线的增益大小等是否符合您的需求；1

天线的安装对于室外天线，天线与无线AP之间需要增加防雷设备；定向天线要注意天线的正面朝向远端站点的方向；天线应该安装在尽可能高的位置，天线和站点之间尽可能满足视距（肉眼可见，中间避开障碍）。1

全向天线的常见类型1 单极子1.1 微带馈电的单极子。平面单极子天线 结构简单，有接近全向的辐射方向图，在通信中被广泛的应用，如下图所示的单极子天线。该天线的最大不同之处在于地面的变形，常规天线的地面经常是整个介质的尺寸，而该单极子的地面只有介质的一半还小，且一边改为椭圆形与三角形组成，椭圆形长短半轴之比为 1.8,单极子也为椭圆形，长短半轴之比为 1.2,整个天线有微带馈电，地面宽度W和馈电缝隙处的长度h是影响天线性能的主要参数。1

1.2 共面波导馈电的单极子天线。其特点之一是用到共面波导馈电，共面波导与传统的微带线相比有两大优点：高频的低偏移特性和宽的阻抗带宽。另一特点在于辐射单元采用六边形贴片，与其他的长方形，正方形，三角形相比，六边形也有宽带特性的固有优点。整个天线馈电部分通过在接地共面波导上下面上开孔，使得上下两层面之间形成短路，从而阻止了寄生模式的产生，而且孔的数量也可改变天线的输入阻抗。从图中还可看到，六边形贴片下地面被移去，这样可以促使底部宽边的辐射。通过调节馈线以及馈线两侧缝隙的宽度可以达到良好的匹配，这也使得天线容易得到阻抗匹配。1

2 偶极子单极子和偶极子虽然理论上具有全向的辐射模式，但实际上因馈线的影响，垂直面上电场下倾，使得水平方向上的辐射特性受到影响，因此很难得到完美的全向方向图。天线 由偶极子组成，通过合理安排偶极子辐射单元与馈线的隔离，屏蔽了馈线的影响，使水平方向上达到全向辐射，天线通过采用另一偶极子作为寄生单元，使得整个天线工作在两个频段 0.9GHZ和 2.0GHZ，且天线增益很高，两个频段分别达到 10dBi和 12dBi。整个天线结构为：中间为一金属管，围绕金属管有四片介质，每一介质上有两个带有寄生单元的偶极子，偶极子长度为137mm，工作频率为0.9GHZ，寄生单元长度为47mm，工作频率为2.0GHZ，同一基片上两个偶极子的中心距离为 150mm,整个天线用一直径为 110mm的柱形天线罩包起。天线的馈电部分用到四路工分器和巴仑。1

阵列全向天线一般的单元天线很难形成全向辐射，我们可以考虑将其组成阵列，从而可以使阵列天线形成全向方向图。而且单个天线的增益一般有限，通过组成阵列，可以提高增益，从而满足我们所想要设计的全向高增益的要求。1

微带全向天线微带天线因其结构简单，加工成本低，重量轻等诸多优点，成为近几年天线领域的一项关键技术，因此，各种性能的微带天线都在被研究，全向性也成为微带天线发展的一个趋势，比如利用微带传输线进行交叉馈电可以实现微带天线的全向辐射性能。一个多点激励的直线阵列天线 ，该天线由多个λ /2的微带段级连而成，微带线段的地板和导带在介质基片的两面交替放置，并且微带的地板宽度是变化的，利用交叉连接来达到倒相的目的。该结构中除了传输模，还存在交叉连接点的不连续性形成的辐射模，波沿导带和地板的内表面传输，辐射的大小由地板宽度来控制，为得到良好的全向性能，宽度限制在大约λ /4范围内。欲使该天线达到良好的辐射效率，还可以对其进行阻抗匹配，在每段导带上添加矩形帖片，通过增加电抗分量来改善匹配。1