熱門搜索： 網(wǎng)通設(shè)備類天線 基站天線 智慧型抄表類天線 車載天線
低頻段天線設(shè)計(jì)與應(yīng)用！
發(fā)布時(shí)間：
2025-07-16 15:00
在射頻工程中，“低頻段”通常指的是非常低頻和低頻，對(duì)應(yīng)的頻率范圍大致是：
VLF (Very Low Frequency)： 3 kHz - 30 kHz (波長(zhǎng)：100 km - 10 km)
LF (Low Frequency)： 30 kHz - 300 kHz (波長(zhǎng)：10 km - 1 km)
有時(shí)也會(huì)將MF (Medium Frequency) 的一部分 (300 kHz - 500 kHz 或 300 kHz - 1 MHz) 也納入廣義的低頻討論范疇，因?yàn)樗鼈児蚕硪恍┫嗨频奶匦院吞魬?zhàn)。
低頻段天線的核心特點(diǎn)
低頻段天線設(shè)計(jì)面臨的最大挑戰(zhàn)源于其極長(zhǎng)的波長(zhǎng)：
巨大的物理尺寸：
為了獲得合理的輻射效率（達(dá)到全尺寸或接近全尺寸），天線需要是波長(zhǎng)的一小部分（如 λ/4, λ/2）。
例如，在 100 kHz (λ = 3 km) 時(shí)，一個(gè) λ/4 單極天線的高度就需要 750 米！在 10 kHz (λ = 30 km) 時(shí)，這個(gè)高度將達(dá)到驚人的 7.5 公里。
因此，實(shí)際建造全尺寸低頻天線通常是不切實(shí)際的。
低輻射效率：
輻射電阻與電尺寸的平方成正比。波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相同物理尺寸天線的輻射電阻越低。
同時(shí)，導(dǎo)體的歐姆損耗電阻和接地系統(tǒng)的損耗電阻相對(duì)固定或難以大幅降低。
因此，輻射電阻遠(yuǎn)小于損耗電阻，導(dǎo)致效率極低（常常只有百分之幾甚至更低）。大部分輸入功率都轉(zhuǎn)化為熱能損耗掉了。
窄帶寬：
天線尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，導(dǎo)致其具有高 Q 值（品質(zhì)因數(shù)）。
高 Q 值意味著帶寬非常窄（相對(duì)帶寬很小）。天線只能在設(shè)計(jì)頻率附近的很小一個(gè)頻率范圍內(nèi)有效工作。
高電壓/大電流：
為了補(bǔ)償?shù)洼椛潆娮璨a(chǎn)生足夠的輻射功率，天線需要非常大的輸入電流。
同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)阻抗匹配和調(diào)諧，天線結(jié)構(gòu)上（尤其是加載線圈或頂部電容處）會(huì)產(chǎn)生非常高的電壓（可達(dá)數(shù)十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)伏特）。這對(duì)絕緣設(shè)計(jì)和安全性提出了極高要求。
低頻段天線的常見(jiàn)類型（通常是電小天線）
由于全尺寸天線不現(xiàn)實(shí)，實(shí)際應(yīng)用的低頻天線幾乎都是電小天線，通過(guò)加載技術(shù)來(lái)降低物理尺寸要求，但犧牲了效率：
加頂負(fù)載單極天線：
在垂直單極天線的頂部安裝一個(gè)巨大的水平導(dǎo)線網(wǎng)（頂帽或傘狀結(jié)構(gòu)）。
原理： 頂帽增加天線的有效電容，減小天線底部的容抗，從而降低所需的加載電感值，并能在一定程度上提高輻射電阻（改善效率）。
應(yīng)用： VLF/LF 發(fā)射站最常見(jiàn)的天線形式。頂帽由支撐塔之間的導(dǎo)線網(wǎng)格構(gòu)成，覆蓋巨大的面積（數(shù)平方公里）。垂直塔本身作為輻射體。
特點(diǎn)： 效率相對(duì)較高（在低頻段中），但占地面積巨大，建設(shè)成本高昂。
加感線圈單極天線：
在垂直單極天線的中部或底部串聯(lián)一個(gè)大電感線圈。
原理： 電感線圈補(bǔ)償天線因高度不足而產(chǎn)生的容抗，使天線在目標(biāo)頻率諧振。降低了物理高度要求。
應(yīng)用： 相對(duì)較小的 LF/MF 廣播天線、導(dǎo)航臺(tái)天線等。
特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，效率低于加頂負(fù)載天線，線圈損耗是主要問(wèn)題之一。
T型天線/倒L型天線：
由水平長(zhǎng)導(dǎo)線（頂負(fù)載）和垂直引下線組成。
原理： 水平部分提供電容加載，垂直部分提供主要的輻射電流。
應(yīng)用： 歷史悠久的 LF/MF 天線形式，常用于船舶、早期廣播或軍事通信。
特點(diǎn)： 架設(shè)相對(duì)靈活，效率中等，水平部分需要大量空間。
環(huán)形天線：
可以是單圈的大環(huán)，或多圈的小環(huán)。
原理： 接收時(shí)依靠磁場(chǎng)耦合（磁環(huán)天線），發(fā)射效率通常極低（除非環(huán)非常大）。常用于接收。
應(yīng)用： 便攜式低頻接收設(shè)備、定向探測(cè)、磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量。
特點(diǎn)： 具有方向性（零點(diǎn)在環(huán)面方向），對(duì)電場(chǎng)干擾不敏感，接收信噪比可能較好。發(fā)射應(yīng)用受限。
深圳市飛宇信電子有限公司產(chǎn)品涵蓋各類天線、RF轉(zhuǎn)接線、GPRS天線、吸盤天線，吸頂天線、 WiFi天線、 WiFi6，WiFi6E天線，WiFi7天線，射頻連接器，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)通信終端產(chǎn)品、無(wú)線抄表、戶外無(wú)線覆蓋、通信基站、Iot、智能家居、智能安防等高科技尖端領(lǐng)域，提供各種天線定制開發(fā)的天線廠家，是一家一站式無(wú)線解決方案服務(wù)商。
上一頁(yè)
下一頁(yè)
上一頁(yè)
下一頁(yè)
2024-10-30 09:59
2024-10-28 10:14
2024-10-25 10:03
2024-10-23 14:37
2024-10-21 14:39
2024-10-15 10:50
深圳市飛宇信電子有限公司
-
電話：86-0755-28912642 傳真：86-0755-89737231
手機(jī)：18948728966（微信同號(hào)）
工廠地址：廣東省深圳市龍崗區(qū)橫崗鎮(zhèn)西坑社區(qū)寶桐南路76號(hào)
辦公地址：深圳市龍崗區(qū)龍城街道遠(yuǎn)洋新天地水岸花園10棟8A
觀看更多資訊
關(guān)注微信公眾號(hào)
友情鏈接：
網(wǎng)站建設(shè)：中企動(dòng)力 龍崗