天线谐振时,虽然阻抗虚部为零,看起来是纯电阻,但是这个电阻包含线路电阻和辐射等效电阻,理想情况下没有线路电阻,馈入的功率全部发射到空中了,这时候效率就是100%
理想情况下,什么加感加容,无非就是补偿电抗,使得复阻抗的绝对值(即通常意义上的阻抗)达到50欧,让反射功率变低,减小反射损耗和馈线的匹配损耗罢了(共模匹配)。真正有效的,是电阻中的辐射等效电阻,显然与辐射效率正相关,通常与天线长度也正相关。
如果是50欧电阻,还是理想情况下,没有电抗,阻抗为50欧,反射为0,功率全部被电阻耗散掉,等效辐射电阻也为0,效率为0。
我认为,天线效率可写作 等效辐射电阻/复阻抗实部*100%
这里的等效辐射电阻,是因为辐射出去的信号显然是被“消耗”了,做了功,而不像电抗一样储存在自身。我认为等效辐射电阻,可以计算天馈系统的 复阻抗实部-馈线电阻-天线导体电阻 得到。
馈线电阻与馈线损耗有关,在交流领域,尤其是射频,电阻并不是一直不变的。大家都知道趋肤效应,显然频率越高,等效截面积越小,电阻就越大,损耗也越大。
其实在馈线中,电磁场在介质中传输,也会带来损耗,被称为介质损耗。就像水在微波炉中会变热一样,物质在电磁场中会吸收能量,转化为热能,这部分就是介质损耗。这解释了为什么架空双线的损耗极低,因为它周围是空气,空气的密度很低,自然损耗也低。也解释了为什么馈线损耗随频率变化,因为介质损耗会随频率变化。
所以我推测,馈线标称损耗,其实包含了介质损耗和电阻损耗,依靠标称损耗和频率,就可以计算出等效馈线电阻,从而计算出天线效率。如果不经过馈线,或足够短,直接连接天线,馈线电阻实际可以忽略。
我认为,天线效率与天线长度正相关,与天线电阻负相关,与天线等效截面积正相关。
而天线效率是和复阻抗虚部没有关系的,所以阻抗匹配和天线效率无关。
另外,天线效率与天线增益的关系也并没有想象中的大,两者之间其实是弱关联。同样是DP天线,原来是2.15dBi,现在加了一个抛物面,增益大于2.15dBi,而天线效率是没有变化的。增益要看天线本身的设计。
巴伦主要作用是平衡不平衡变换,只是一些巴伦的设计可以起到阻抗变换的作用罢了(一般是变压器式,但是传输线式其实也有1:4 1:16之类起阻抗变换作用的设计)。所谓谐振,其实是电抗抵消为0,仅剩电阻(复阻抗实部),这叫共轭匹配。但是谁说这时候电阻一定为50欧?所以天调的作用其实是让复阻抗的绝对值调整到50欧,并不是让天线谐振,这叫共模匹配,模就是复阻抗绝对值,也是你用驻波表能测出来的那个。如果将天线和天调看做整体,这时候通常是不谐振的
现在所谓的“天线谐振”,其实也不是真谐振,只是让阻抗调整为50欧罢了,真谐振,就只剩天线射频电阻了,一般远远不到50欧。