最佳天線長(zhǎng)度與天線尺寸的縮短.doc

最佳天線長(zhǎng)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(chǎng)和感應(yīng)磁場(chǎng).這就是無線電信號(hào)的發(fā)射.相反.空間中交變的電磁場(chǎng)在遇到金屬導(dǎo)線時(shí)又可以感應(yīng)出交變的電流.這對(duì)應(yīng)了無線信號(hào)的接收.在電臺(tái)進(jìn)行發(fā)射和接收時(shí)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(duì)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(hào)的導(dǎo)線稱為天線.理論和實(shí)踐證明.當(dāng)天線的長(zhǎng)度為無線電信號(hào)波長(zhǎng)的1/4時(shí).天線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高. 因此.天線的長(zhǎng)度將根據(jù)所發(fā)射和接收信號(hào)的頻率即波長(zhǎng)來決定.只要知道對(duì)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(duì)應(yīng)的無線電信號(hào)的波長(zhǎng).再將算出的波長(zhǎng)除以4就是對(duì)應(yīng)的最佳天線長(zhǎng)度.頻率與波長(zhǎng)的換算公式為:波長(zhǎng)=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(tái)的天線長(zhǎng)度已知業(yè)余無線電臺(tái)使用的信號(hào)頻率為435MHz附近.其波長(zhǎng)為:波長(zhǎng)= 300000公里/435MHz= 300000000/435000000= 300/435= 0.69米對(duì)應(yīng)的最佳天線長(zhǎng)度應(yīng)為 0.69/4 .等于0.1725米當(dāng)頻率為439MH時(shí).大家可以將計(jì)算公式簡(jiǎn)化為波長(zhǎng)=300/439=0.683米最佳天線長(zhǎng)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(qiáng)度的電磁波信號(hào).就會(huì)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(qiáng)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(hào).無線電天線經(jīng)典知識(shí)線的輻射電阻和損耗電阻兩個(gè)部分。我們根據(jù)歐姆定律可以推斷，當(dāng)電流一定的時(shí)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(shí)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(shí)天線的電阻也就是天線的特性阻抗，這是使用天線時(shí)必須了解的一個(gè)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(gè)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(gè)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(jī)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(duì)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(yàn)：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(jìn)行調(diào)試。天線也一樣，當(dāng)天線諧振頻率不對(duì)時(shí)，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(gè)回路總體上達(dá)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(gè)名符其實(shí)的LC回路了嗎？這時(shí)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(shí)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(zhǎng)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(gè)電感來使天線產(chǎn)生諧振。圖1是一個(gè)偶極子天線，天線的兩臂小于1/4波長(zhǎng)，這時(shí)我們可在兩臂上分別接入一個(gè)電感使天線產(chǎn)生諧振。這兩個(gè)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(shí)驗(yàn)的方法獲得。例如，我們可通過測(cè)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(zhǎng)度為半波長(zhǎng)的導(dǎo)線繞成螺旋形式，其效果和一條四分之一波長(zhǎng)的天線相差無幾，這種設(shè)計(jì)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(duì)講機(jī)等。 通常我們稱1/4波長(zhǎng)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(shí)際應(yīng)用中由于受到體積的限制，往往天線的長(zhǎng)度總是做成小于1/4波長(zhǎng)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(diǎn)和缺點(diǎn)，從機(jī)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(huì)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?yàn)槌林氐碾姼芯€圈會(huì)使整個(gè)結(jié)構(gòu)變得笨重，天線的機(jī)械強(qiáng)度難以得到保證。從各個(gè)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(shí)我們可把1/4播長(zhǎng)天線制成垂直和水平相結(jié)合的組