
【电】 isotropic antenna
apiece; different; each; various
【医】 AA; ana; sing.
always; at; be partial to; direction; face; out; to; toward
【医】 ad-; ak-; ob-
alike; be the same as; in common; same; together
【医】 con-; homo-
antenna; antennae
【化】 antenna
【医】 antenna
各向同性天线(Isotropic Antenna)是电磁学与通信工程领域的理论化辐射器模型,其定义为在三维空间所有方向上具有均匀辐射强度与接收灵敏度的理想天线。该概念源自拉丁词根"iso-"(相同)和"tropic"(方向),构成"isotropic"这一英文术语。
从辐射特性分析,各向同性天线在远场区满足以下条件: $$ P(theta,phi) = frac{P_t}{4pi r} $$ 其中$P_t$为发射功率,$r$为观测点距离,公式表明其功率密度呈球面对称分布。这一特性使其成为天线增益测量的基准参考系,实际天线增益常以dBi(decibels relative to isotropic)为单位进行量化比较。
工程实践中,该模型的应用价值主要体现在:
根据IEEE Std 145-2013天线术语标准定义,各向同性天线属于无损耗、无极化特性且无限小的点辐射源,这种理想化特征使其在现实世界中无法物理实现,但为天线性能评估提供了关键的理论框架。
各向同性天线(Isotropic Antenna)是电磁学和通信领域中的一个理论化概念,其核心特征为在所有方向上具有完全相同的辐射或接收能力。以下从定义、特点和应用三个层面进行详细解释:
各向同性天线是一个理想化的点源天线,其三维辐射方向图呈完美的球形,即在空间任意方向(包括方位角和仰角)上的辐射强度均相等。它是天线增益计算的基准,例如增益单位“dBi”中的“i”即指各向同性天线。例如,某天线增益为3dBi,表示其最大辐射方向的功率密度比各向同性天线高3dB。
理想性与非现实性
各向同性天线仅存在于理论中,实际天线无法实现完全均匀的辐射。真实天线的最小辐射方向必然存在损耗或方向性差异。
与全向天线的区别
性能基准
用于定义天线的增益、效率等参数。例如,等效全向辐射功率(EIRP)公式为:
$$ EIRP = P_t cdot G $$
其中$P_t$为发射功率,$G$为相对于各向同性天线的增益。
系统设计与仿真
在无线通信和雷达系统设计中,各向同性模型常作为简化分析的起点,帮助评估链路预算和覆盖范围。
准各向同性天线研发
实际工程中通过特殊结构(如多臂对称设计)逼近各向同性特性,用于物联网设备等需要全向通信的场景。
各向同性天线虽为理论模型,但为天线技术提供了基础度量标准,并推动了全向、定向天线的性能优化。实际应用中需结合具体需求选择天线类型,例如广播使用全向天线,而雷达则依赖高方向性天线。
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