
【電】 isotropic antenna
apiece; different; each; various
【醫】 AA; ana; sing.
always; at; be partial to; direction; face; out; to; toward
【醫】 ad-; ak-; ob-
alike; be the same as; in common; same; together
【醫】 con-; homo-
antenna; antennae
【化】 antenna
【醫】 antenna
各向同性天線(Isotropic Antenna)是電磁學與通信工程領域的理論化輻射器模型,其定義為在三維空間所有方向上具有均勻輻射強度與接收靈敏度的理想天線。該概念源自拉丁詞根"iso-"(相同)和"tropic"(方向),構成"isotropic"這一英文術語。
從輻射特性分析,各向同性天線在遠場區滿足以下條件: $$ P(theta,phi) = frac{P_t}{4pi r} $$ 其中$P_t$為發射功率,$r$為觀測點距離,公式表明其功率密度呈球面對稱分布。這一特性使其成為天線增益測量的基準參考系,實際天線增益常以dBi(decibels relative to isotropic)為單位進行量化比較。
工程實踐中,該模型的應用價值主要體現在:
根據IEEE Std 145-2013天線術語标準定義,各向同性天線屬于無損耗、無極化特性且無限小的點輻射源,這種理想化特征使其在現實世界中無法物理實現,但為天線性能評估提供了關鍵的理論框架。
各向同性天線(Isotropic Antenna)是電磁學和通信領域中的一個理論化概念,其核心特征為在所有方向上具有完全相同的輻射或接收能力。以下從定義、特點和應用三個層面進行詳細解釋:
各向同性天線是一個理想化的點源天線,其三維輻射方向圖呈完美的球形,即在空間任意方向(包括方位角和仰角)上的輻射強度均相等。它是天線增益計算的基準,例如增益單位“dBi”中的“i”即指各向同性天線。例如,某天線增益為3dBi,表示其最大輻射方向的功率密度比各向同性天線高3dB。
理想性與非現實性
各向同性天線僅存在于理論中,實際天線無法實現完全均勻的輻射。真實天線的最小輻射方向必然存在損耗或方向性差異。
與全向天線的區别
性能基準
用于定義天線的增益、效率等參數。例如,等效全向輻射功率(EIRP)公式為:
$$ EIRP = P_t cdot G $$
其中$P_t$為發射功率,$G$為相對于各向同性天線的增益。
系統設計與仿真
在無線通信和雷達系統設計中,各向同性模型常作為簡化分析的起點,幫助評估鍊路預算和覆蓋範圍。
準各向同性天線研發
實際工程中通過特殊結構(如多臂對稱設計)逼近各向同性特性,用于物聯網設備等需要全向通信的場景。
各向同性天線雖為理論模型,但為天線技術提供了基礎度量标準,并推動了全向、定向天線的性能優化。實際應用中需結合具體需求選擇天線類型,例如廣播使用全向天線,而雷達則依賴高方向性天線。
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