對稱天線

對稱天線

對稱天線,若在饋電點將天線分為兩半,而這兩半的幾何結構形式和尺寸完全相同,則稱為對稱天線,如菱形天線、魚骨形天線等。反之,則稱為不對稱天線。

對稱天線

由於對稱天線的對稱性,當採用平衡饋電時,兩半對應線段上的電流也應是對稱分布的,在對稱平面中的方向圖同樣具有對稱性。實際使用的對稱天線,由於雜散電容的影響,例如對地分布電容的影響,也可能使兩半失去平衡,從而引起方向圖的不對稱。對稱天線和不平衡饋線(如同軸線)連線時,須採用平衡-不平衡變換器以保證天線兩半的平衡,常見的變換器有四分之一波長扼流套、U形管和傳輸線阻抗變換器等。
對稱天線對稱天線
對稱天線還有一狹義的理解,即將中心饋電的偶極天線稱為對稱天線,也稱為偶極天線(圖1)。每個臂的長度為l,當線徑很小時,其上電流可近似地認為按正弦分布。圖2為不同臂長時E面的方向圖,H面的方向圖是一個圓。當l/λ大於0.5時出現副瓣;當 l/λ≥0.75時,最大輻射方向偏離與天線軸相垂直的方向,通常限制在 l/λ≤0.625範圍中使用,這裡λ為工作波長。l等於 λ/4和λ/2的天線分別稱為半波天線和全波天線,最常用的是半波對稱天線。
對稱天線對稱天線
偶極天線可以看作是由開路平行雙線張開而形成的,其輸入阻抗Z對稱天線如圖3。當l略小於λ/4的整數倍時產生諧振。天線的特性阻抗越小,則輸入阻抗隨頻率的變化越平緩。因此,常常採用加粗天線線徑的方法來降低它的特性阻抗,以展寬工作頻帶。為了減輕重量和節省材料,在中、短波波段可用若干根導線構成籠形或柵形的臂以加粗天線的等效直徑。
對稱天線對稱天線
在l/λ=0.25附近,輸入電阻約為70歐。計算輸入電阻的近似公式如表。
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為了提高半波偶極天線的輸入阻抗,常採用折合振子,折合振子可看成是間距遠小于波長的相耦合的兩個相互平行的半波振子。兩振子直徑相等時,折合振子的輸入電阻較半波振子可提高4倍,約為300歐。
半波和全波偶極天線的半功率波瓣寬度分別是78°和47°,方向性係數分別是 1.64和2.41。如果l/λ很小,方向圖和基本振子相似,半功率波瓣寬度接近90°。如果l/λ 增大,可得到較強的方向性,但若超過0.625,方向性係數將下降。
H.R.赫茲通過實驗論證無線電波存在時所用的赫茲天線即為一對稱天線。偶極天線是短波和超短波波段中使用最為廣泛的天線。在短波波段,地面上水平架設的偶極天線也稱為 π形天線,其最大輻射方向和地面的夾角(仰角)由架設高度控制。在超短波波段,偶極天線可獨立使用,也可作為強方向性天線陣的陣元。在微波波段,一般用作饋源。

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