低效率天线如何用于接收而不用于发送？

对于互易定理，如果天线的发射效率较低，则接收时的效率相同。

在文献中，通常会说不应使用低效率的天线进行发射，因为这会浪费大量功率。

但是，我经常读到，如果仅用于接收信号，则可能会使用低效率的天线。为什么？在这种情况下，您浪费的传输功率与使用相同的天线浪费的功率相同！

而且，与使用高效率天线相比，使用低效率天线作为接收器时，信噪比更小。

仅仅因为您正在接收别人传输的功率（即别人花了钱来传输），还不足以使用低效率天线来接收它。

互易定理是关于天线的增益。假设我们有一个功率效率为50％的天线，因此损耗比理想天线高3dB。

如果用于接收，它将损失其接收功率的一半，因此由于接收器输入噪声会导致信噪比降低3dB。不理想，但不笨拙，仅表示与安静环境中的完美天线相比，范围缩小。

如果我们在繁忙的移动无线电环境中使用它，并且有许多其他用户在相同和附近的信道上产生干扰，那么它也会衰减这些信号，因此系统的性能与使用完美天线时一样好。

现在考虑将其传输。它将失去我们投入其中一半的力量。如果我们要辐射100mW（对于手机）或100kW（对于电视发射器），我们将需要RF功率放大器产生200mW（这将使我们在相同电池上的通话时间减少一半）或200kW（将您在真正只需要100kW的情况下购买了200kW的放大器，不必担心额外的200kW的主电源来运行它）。

虽然天线增益是互易的，但如何使用它肯定不是。

有更大的考虑要考虑...

对于互易定理，如果天线的发射效率较低，则接收时的效率相同。

对此要绝对清楚：您可以拥有一个非常好且相当有效的接收“天线”，从而使发射天线变得非常差。互惠定理并不总能提供更大的前景。

考虑一下在长波和中波接收机中使用的老式铁氧体棒状天线：-

它非常擅长收集和集中入射EM波的磁性部分，并广泛用于许多无线电中。但是，由于它只能产生EM波的磁性部分，并且它会产生的H场会随着距离的增大而分散，因此它成为最糟糕的发射天线。$\frac{1}{d^3}$。

与偶极子之类的常规天线相比，它将产生E和H场，它们的散布幅度为 $\frac{1}{d}$。

还考虑四分之一波单极子（仅作为示例）。使用的许多比$\lambda/4$ 但可以作为接收天线非常有效，因为它们呈现给无线电接收器的输出阻抗具有很高的电容性：-

在 $\lambda/4$在长度上，其阻抗约为37欧姆电阻，既不容性也不感性。这是使用四分之一波单极子的传统理由。但是，随着长度的降低或所需工作频率的降低，单极子逐渐变得更具电容性，而电阻部分趋于零。

这对于在特定频带上工作的无线电接收器来说是很好的-它可以使用电感器来形成良好的前端带通滤波器，并且不必担心电阻是否低。

但是，该电阻对于发送器很重要-它代表传输介质的电阻（由天线从377欧姆的自由空间更改​​为37欧姆的电绝缘）。该电阻就是您想要将PA功率推入的电阻，如果天线“短路”，您将在将功率注入1 ish欧姆的电阻器的同时迅速应对，同时还要应对天线损耗（也约为1 ohm）。因此，您立即失去了传输的功率。

在HF，推理如下：

接收通常受到天空噪声的限制，也就是说，RX自噪声通常在任何意义上都不是限制因素。如果使接收器更安静，则所有操作都会听到更多的天空噪声，因此，对于接收天线性能而言，与F / B比（这样就可以消除干扰）远比灵敏度有关。房间中的另一头大象（以及您经常愿意对之敏感的一只大象）正在处理结实的相邻载波。

但是，在发射时，每多出一分贝的辐射功率都会使接收器处的信号远高于天空噪声，因此您确实希望在这里获得良好的效率。这种情况不是互惠的，因为限制性能的噪声是在发射之后，但在接收天线之前添加的。

在甚高频以上，那里的天空噪声几乎不是问题，而接收机的自身噪声占主导地位，情况就不同了，因为那里的互易性很大，两端的天线质量也差不多。对于真正微弱的信号工作，您有时宁愿获得较低的噪声温度而不是最终增益，但这在很大程度上是一种微弱的信号空间通信。

注意，天线增益不是唯一的品质因数。有时F / B比，噪声温度，大小或带宽或其他因素更为重要。

为什么要使用低效率的天线？尺寸。我确信，熟练的天线设计人员可以通过在其上安装一个米级抛物面天线来提高移动电话接收天线的效率，但是这样做的用处不大。而基站没有这些限制，因此可以使用更大的天线。

在谈论天线效率时，方向性也很重要。抛物线形天线非常有效，但仅在一个方向上有效。