最佳天線長度與天線尺寸的縮短.doc

最佳天線長度一段金屬導(dǎo)線中的交變電流能夠向空間發(fā)射交替變化的感應(yīng)電場和感應(yīng)磁場.這就是無線電信號的發(fā)射.相反.空間中交變的電磁場在遇到金屬導(dǎo)線時又可以感應(yīng)出交變的電流.這對應(yīng)了無線信號的接收.在電臺進行發(fā)射和接收時都希望導(dǎo)線中的交變電流能夠有效的轉(zhuǎn)換成為空間中的電磁波.或空間中的電磁波能夠最有效的轉(zhuǎn)換成導(dǎo)線中的交變電流.這就對用于發(fā)射和接收的導(dǎo)線有獲取最佳轉(zhuǎn)換效率的要求.滿足這樣要求的用與發(fā)射和接收無線電磁波信號的導(dǎo)線稱為天線.理論和實踐證明.當(dāng)天線的長度為無線電信號波長的1/4時.天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高. 因此.天線的長度將根據(jù)所發(fā)射和接收信號的頻率即波長來決定.只要知道對應(yīng)發(fā)射和接收的中心頻率就可以用下面的公式算出對應(yīng)的無線電信號的波長.再將算出的波長除以4就是對應(yīng)的最佳天線長度.頻率與波長的換算公式為:波長=30萬公里/頻率=300000000米/頻率 (得到的單位為米)例:求業(yè)余無線電臺的天線長度已知業(yè)余無線電臺使用的信號頻率為435MHz附近.其波長為:波長= 300000公里/435MHz= 300000000/435000000= 300/435= 0.69米對應(yīng)的最佳天線長度應(yīng)為 0.69/4 .等于0.1725米當(dāng)頻率為439MH時.大家可以將計算公式簡化為波長=300/439=0.683米最佳天線長度為0.683米/4.等于0.17米注意:只要在金屬體內(nèi)有交變的電流.該金屬體就要向空間輻射電磁波,反之.只要空間中有一定強度的電磁波信號.就會在該空間中的金屬體上感應(yīng)出交變的電流.天線與一般金屬體的不同之處在于.天線強調(diào)了將金屬體內(nèi)交變電流最有效的轉(zhuǎn)變成空間的電磁波或?qū)⒖臻g的電磁波最有效的轉(zhuǎn)變成金屬體中的交變電流信號.無線電天線經(jīng)典知識線的輻射電阻和損耗電阻兩個部分。我們根據(jù)歐姆定律可以推斷，當(dāng)電流一定的時候，輻射電阻越大，發(fā)射效率越高。輻射電阻的大小取決于天線的結(jié)構(gòu)形式。損耗電阻是有害的，在實際制作中我們選擇導(dǎo)電性能好、表面積盡可能大的材料制作天線以求得到最小的損耗電阻。諧振時天線的電阻也就是天線的特性阻抗，這是使用天線時必須了解的一個重要參數(shù)。眾所周知，用以表征諧振回路特征的“幅度頻率”特性曲線形狀有陡、緩之分，有的回路頻率響應(yīng)范圍寬，有的則反之。天線也有同樣的特征：有的天線可用于比較寬的一個頻段，有的則不行。業(yè)余通信使用的頻率雖然包括了相當(dāng)寬的范圍，但就每個波段而言卻都是很窄的，所以業(yè)余通信使用的天線大多選用頻帶窄而效率高的天線。許多淘汰的軍用通信機中配用的天線，如44m、22m雙極式天線等，都不能諧振在業(yè)余頻段上，對于發(fā)射功率不大的業(yè)余通信來說效果并不好。我們都有這樣的經(jīng)驗：如果LC回路諧振頻率不合要求，可以用改變電感或電容數(shù)值的方法進行調(diào)試。天線也一樣，當(dāng)天線諧振頻率不對時，可以調(diào)整它的尺寸。如果無法調(diào)整尺寸也可以給天線回路串聯(lián)或者并聯(lián)電感電容，這就是“天線調(diào)諧”。不過應(yīng)該知道，這種辦法雖然可以使整個回路總體上達到諧振，但天線的效果卻并不見得好?？梢栽O(shè)想，如果我們繼續(xù)加大附加的電感電容比例，縮小天線部分，最后不就成了一個名符其實的LC回路了嗎？這時的“輻射電阻”極小，能量只能在回路內(nèi)交換吞吐，并不能被發(fā)射出去。天線尺寸的縮短 在很多時候，為了減少天線的占用空間，我們常常需要將天線的尺寸減少。那么怎樣在天線尺寸減少的情況下，天線仍然能準(zhǔn)確地產(chǎn)生諧振呢？這是我們下面討論的問題。 一根短于1/4波長倍數(shù)的天線是呈容性的。這是由于它不產(chǎn)生諧振而且其電流和電壓的合成相位關(guān)系與電容性電路的相位關(guān)系很相似的緣故。那么，我們可在天線上加一個電感來使天線產(chǎn)生諧振。圖1是一個偶極子天線，天線的兩臂小于1/4波長，這時我們可在兩臂上分別接入一個電感使天線產(chǎn)生諧振。這兩個電感裝在離天線的接線端約幾公分位置比裝在臂的兩端效果更好，電感的大少可通過實驗的方法獲得。例如，我們可通過測試天線的駐波比來獲得合適的加裝電感量的大少。 將一條長度為半波長的導(dǎo)線繞成螺旋形式，其效果和一條四分之一波長的天線相差無幾，這種設(shè)計稱為螺旋天線。由于這種天線很少能找到與之匹配的傳輸電纜，所以這種天線多用在不需要傳輸電纜的設(shè)備中，如手提電話、手持式無線對講機等。 通常我們稱1/4波長的天線為鞭狀天線。這種天線也是一些小型的無線收發(fā)設(shè)備用得最多的一種天線。在實際應(yīng)用中由于受到體積的限制，往往天線的長度總是做成小于1/4波長的，所以要在天線上加電感，電感的加載方式有三種：1、底部加載，2、中部加載，3、頂部加載，如圖2所示。每一種加載方式都有其優(yōu)點和缺點，從機械的角度看，底部加載最為理想，但是這種加載方式的輻射電阻很低而且由于大多數(shù)能量是從加載線圈輻射出來，因此效率比較低。中部加載的輻射電阻會增加，但在這種情況下要產(chǎn)生諧振就得有更大的電感，加載的位置越向上，所需的電感就越大。頂部加載的天線較少見，這是因為沉重的電感線圈會使整個結(jié)構(gòu)變得笨重，天線的機械強度難以得到保證。從各個因素來考慮，中部加載的天線是最好的。 垂直架設(shè)的鞭狀天線只能接收垂直極化波，但有時我們可把1/4播長天線制成垂直和水平相結(jié)合的組