正交振子天線

正交振子天線

正交振子天線是由兩個形式相同且相互正交的對稱振子構成的天線,其對稱振子上的激勵電流大小相等,相位相差π/2,又稱為旋轉場天線。

正交振子天線

正文

由兩個形式相同且相互正交的對稱振子構成的天線,其對稱振子上的激勵電流大小相等,相位相差π/2,又稱為旋轉場天線(圖1a)。最常用的對稱振子是半波振子,也可以用環天線(磁偶極子)或短天線(電偶極子)等形式。這種天線最初是作為超短波調頻廣播天線於1936年出現的。後來採用各種寬頻帶對稱振子(例如林登布萊德振子、白勞德面振子和蝙蝠翼形振子等)構成的正交振子天線,廣泛用作電視廣播發射天線,其中以蝙蝠翼形振子用得最多。

正交振子天線正交振子天線
由兩個短天線構成的正交振子天線,在以短天線所在平面為參考面的θ方向和時間t 時E正交振子天線cos(ωt-θ)。它是電場在某一方向θ於某一時刻t時可達到的最大值。因此,天線輻射電場的有效方向圖是一個圓。在某一時刻,天線的方向圖呈8字形,與單個短天線的相同,在一個周期內,該8字形繞天線的中心桿旋轉一周(圖1b),因而這種天線也稱為繞桿式天線。
正交振子天線在振子所在平面的輻射場為線極化;在該平面法線方向為圓極化;在其他方向為橢圓極化,極化橢圓的軸比隨方向不同而變化。由半波振子構成的正交振子天線在振子所在平面的方向圖近似圓形。若將對稱振子水平放置,則水平面的方向圖近似為一圓,正好滿足一般電視、廣播的需要,因而得到廣泛套用。電視、廣播天線要求在垂直面的方向圖尖銳一些,為此可將幾副這樣的正交振子天線沿垂直方向以0.5~1倍工作波長的間距疊架成正交振子天線陣。
電視發射天線要求有良好的寬頻帶特性,即應該保證在整個通頻帶內有良好的匹配,否則會因電波的反射而在電視機上出現重影。為了獲得寬頻帶特性,應該設法增大對稱振子的橫截面積。蝙蝠翼形振子(圖2a)能夠較好地滿足這種要求。為了減小承風面積和重量,振子面做成柵條形。饋電點在2處,兩端在3處短路,於是在2和3間形成駐波,2點處的電壓最高。如果把振子框架的水平部分看成是幾個水平對稱振子,則在2點的振子最短,它的阻抗很大,因而振子上的電流較小。從2點到3點,振子逐漸變長,雖然駐波的電壓逐漸變小,但因對稱振子的輸入阻抗減小快而使振子上的電流仍然逐漸加大,所以上下兩端的對稱振子起主要作用。在與振子面相垂直的H平面上的方向圖如圖2b,z相當於垂直方向,x相當於水平方向。蝙蝠翼形振子的輸入電阻約為130~153歐,輸入電抗不大於±10歐。對天線通頻頻寬窄起主要作用的是在中間部分的收縮尺寸。天線桿1的粗細也會影響天線的阻抗和方向特性,因此,若單從電性能上考慮,桿徑應該儘量小些,但應保證足夠的機械強度,一般選擇為0.1~0.15λ,最大不超過0.2λ。

正交振子天線正交振子天線
蝙蝠翼形振子和天線桿一般都是用鋼管做成,在表面上鍍鋅以防腐蝕。蝙蝠翼形振子有時也鍍銅或用合金鋼材料製作。
正交蝙蝠翼形振子天線的主要優點是:①通頻頻寬度可達20%~25%;②駐波係數小於1.1;③不需用介質絕緣子,振子與天線桿的固定很牢靠;④有較大的功率容量;⑤軸向輻射小。

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