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[资料] 天线知识介绍:对称振子

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发表于 2022-2-7 10:30:00 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 广东省深圳市
本文内容
引言
对称振子的方向图
对称振子的辐射参数
对称振子的输入阻抗
对称振子的馈电
天线的电路特性参数

3.1  引言
对称振子(也称偶极子,dipole):两根粗细和长度都相同的导线, 中间为馈电端口。
连接收发机与天线馈电端口的传输线把高频电流输送到天线上,该传输线称为天线的馈线(feed line) 。
对称振子是一种结构最简单、应用最广泛的基本线天线,可以看作开路的双导线演变而来。
对称振子可以看作电流元的连续直线阵列。
设射频电流(导行电磁波)从馈电端口进入天线导体。如果知道了线上的电流分布,就可以通过电流元的积分得到天线的辐射特性。
但是,即使是已知馈电端口的电流或电压和天线的结构,求天线上的电流分布也不是一件容易的事情,属于天线的内问题。
不过,对于细对称振子,可以根据开路传输线上的电流做近似。实验测试表明,效果还不错。

3.2 对称振子的方向图
令细振子沿z 轴放置, 其上的电流分布为:
1.jpg
4.jpg
在距中心点z处取dz段的电流元, 其远区场为
2.jpg
选取振子的中心与球坐标系的原点重合,则
3.jpg

3.4 对称振子的输入阻抗
求对称振子的输入阻抗对系统匹配至关重要。
天线的输入阻抗是指从馈线往天线看去的输入阻抗,等于馈电端口处电压与电流之比。但是,由于电压或电流不易求出,因此,输入阻抗的计算也不是一件容易的事情。
传统的工程近似计算方法是把振子看作是由开路传输线张开180o后构成。因此,可借助传输线的阻抗公式,经过适当近似和修正,得到对称振子的输入阻抗的公式
5.jpg

对称振子的输入阻抗Zin= Rin+jXin有如下规律:
①对称振子的平均特性阻抗越低, Rin和Xin随频率的变化越平缓, 其频率特性越好。所以,欲展宽对称振子的工作频带, 常采用加粗振子直径、降低输入阻抗的办法。如短波波段使用的笼形天线。
②h/λ≈0.25时, 对称振子处于串联谐振状态, 而h/λ≈0.5时, 对称振子处于并联谐振状态, 无论是串联谐振还是并联谐振, 对称振子的输入阻抗都为纯电阻。但在串联谐振点(即h=λ/4n1)附近, 输入电阻随频率变化平缓, 且Rin=Rr=73.1 Ω。
这就是说, 当h=λ/4n1时, 对称振子的输入阻抗是一个不大的纯电阻, 且具有较好的频率特性, 也有利于同馈线的匹配, 这是半波振子被广泛采用的一个重要原因。
③而在并联谐振点附近, 这是一个高阻抗, 且输入阻抗随频率变化剧烈, 频率特性不好。

3.5 对称振子的馈电
对于馈线的基本要求:实现天线上电流的平衡、天线阻抗与收发系统阻抗匹配
许多天线天然是对称的,如对称振子,因此电流也应该是对称的,即平衡的。
但是,对称天线的电流平衡与馈电结构密切相关。对于对称振子,如果用双导线馈电,则电流平衡,但如果用同轴线馈电就可能出现电流不平衡的问题。
6.jpg
同轴馈电由于有部分电流到同轴线的外表面,造成对称振子的方向图畸变。
电流的不平衡会影响天线的辐射特性:方向图、阻抗和极化方式等。

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发表于 2023-12-6 15:42:19 | 显示全部楼层 来自 上海市
非常好的资料
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