偶極天線

偶極天線一般是園棍式的全向天線，全向天線以水平360度信號覆蓋，不同的全向天線有不同大小的垂直方向的發射夾角。

偶極天線亦稱“振子天線”、“對稱振子”。有對稱雙臂的線天線。是一種能產生與基本電偶極子輻射波瓣相似的天線。習慣上是將偶極天線看作兩根大小相同的金屬輻射構件，在其中心處饋電，天線上的電流分布類似於開路傳輸線上的電流分布，它的兩末端是電流波節。

基本介紹

• 中文名：偶極天線
• 外文名：dipole antenna
• 角度：360度
• 解釋：簡單講就是雙天線
• 樣式：園棍式等
• 別稱：振子天線、對稱振子

簡介

對稱陣子天線結構：對稱振子天線由兩臂組成，並且天線的兩臂由兩段等長等粗細導線構成。結構參數：導線的半徑為a，長度為l，振子總長為L=2l。兩臂之間的間隙很小，理論上可以忽略不計。

對稱振子

兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。每臂長度為四分之一波長稱為半波對稱振子。全長與波長相等的振子，稱為全波對稱振子。

對稱振子天線是一種經典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波偶極子可簡單地獨立使用或用作為拋物面天線的饋源，也可採用多個半波偶極子天線組成天線陣。

對稱振子也存在諧振這一現象：諧振長度總是在整數0.25λ倍處，又略小於0.25λ整數倍處 （波長是自由空間中的波長）。電磁波沿著導線傳播速度比自由空間中的速度小，即導線中的波長比自由空間中的波長短。當振子足夠粗時，振子上的電流分布除了在輸入端及波節點處有區別外，末端電流實際上不為零。這是因為振子分布參數不均勻及導線粗細的影響，使得振子末端具有較大的端面電容，末端電流因此而不為零。這使得振子的有效長度增加，相當于波長縮短，這一實際中存在的現象稱為末端效應。

電流分布

偶極天線（對稱振子）是中點斷開並接以饋電源的線性導體。

偶極天線

假設：，這時可忽略端面電流，即只有縱向電流；，忽略間隙內的位移電流所產生的輻射場。

當時，偶極子天線上的電流分布接近於正弦函式分布；

當時 ，偶極子天線上的電流分布近似為：。

幾種典型偶極子天線上的電流分布

振子的終端始終是電流的波節；離終端處為電流的波腹，再經處為電流波節，依次重複；在振子上的電流經過零值時，電流相位改變180°；振子輸入端的電流值由電長度決定；振子兩臂相對應點的電流相等。

水平偶極天線的架設

架設方法

水平偶極天線標準情況下的阻抗是73歐姆，圖一是標準的設立方法，天線的元件方向成一直線，兩邊的支柱可利用大樓或其它桿狀物如竹竿代替也可以。當您的無線電設備操作的電波頻率低時，若要架設一標準的水平偶極天線，就必須在較寬廣的平面上來架設。這是都市最大的限制。但是，不一定要作成標準水平偶極天線，也可以駕成倒V型，如此一來面積長度就可以節省很多，同時也只需用到一根中心支柱。

水平偶極天線角度與阻抗的關係

水平偶極天線給電部角度為180度時的阻抗是73歐姆；從180度角度開始變窄，它的阻抗也會隨之漸漸地下降。150度時是68歐姆，120度時是58歐姆，105時剛好是50歐姆，更窄的角度90度時是42歐姆，60度時剛降列23歐姆。

因此，如果用50歐姆的同軸電纜線作為天線的傳輸線時，150度的角度是最理想的。圖三是水平偶極天線的角度離地高度與阻抗的比較。

當水平偶極天線的角度一樣，而天線的地上高度不一樣時，也會有可能產生阻抗不同的情形。例如：您的水平偶極天線張開角度為120度時，天線的離地高度是0。56波長、0。73波長、1。15波長時（21MHz的情況是7.95米、1.37米、16.33米），這時候天線的阻抗卻降到了50歐姆了。

要想架設一組高效率的水平偶極天線，就必須注意上列事項。除此之外，下列項目也請特別注意：天線元件儘量避免靠近電華配線和電力線。

天線主體四周如果離一般電線太近的話，不但會影響改變天線的阻抗，而且會產生電波干擾。一個波長以上的距離最理想，兩者無法兼顧時，也請儘量避免天線元件和電線平行，而且利用一高一低或相互交叉之方式架設。在遇有鋼筋水泥大廈、鋼鐵、和其它金屬類的情況下亦有相同之影響，所以也要特別注意。

平衡與不平衡轉換器的使用

水平偶極天線本身是平衡式（BALANCE），但同軸電纜線準卻是不平衡式（UNBALANCE），迎接不平衡式的電纜線列平衡式的天線時，就需要使用到平衡與不平衡轉換器，但是一般市售的轉換器價格QI卻比一組自製的簡單偶極天線價格高，在這種情況下，不用轉換器也是可以的，只要上述事項都能夠注意到，實際使用起來也沒有問題。

水平偶極天線在調整時，可以先將天線元件的兩端頂留30公分左右垂直懸著，再一邊注意看駐波比表,一邊一次剪掉3～5公分左右長度，一直到駐波比最低為止，這是最簡單的調整方法之一。

架設倒V型水平偶極天線時，最重要的是要注意人身的安全間題。因為當無線電機發射時,水平偶極天線本身會產生高周波電流，而共兩端的高周波電壓最強。所以，若要架設此天線，請儘量架設在人身觸摸不到的地方，這樣才比較安全，或者請標示危險注意標誌。

一些天線的基本知識

在無線通信系統中，需要將來自發射機的導波能量轉變為無線電波，或者將無線電波轉換為導波能量，用來輻射和接收無線電波的裝置稱為天線。發射機所產生的已調製的高頻電流能量（或導波能量）經饋線傳輸到發射天線，通過天線將轉換為某種極化的電磁波能量，並向所需方向出去。到達接收點後，接收天線將來自空間特定方向的某種極化的電磁波能量又轉換為已調製的高頻電流能量，經饋線輸送到接收機輸入端。
綜上所述，天線應有以下功能：天線應能將導波能量儘可能多地轉變為電磁波能量。這首先要求天線是一個良好的電磁開放系統，其次要求天線與發射機或接收機匹配；天線應使電磁波儘可能集中於確定的方向上，或對確定方向的來波最大限度的接受，即方向具有方向性；天線應能發射或接收規定極化的電磁波，即天線有適當的極化；天線應有足夠的工作頻帶。

這四點是天線最基本的功能，據此可定義若干參數作為設計和評價天線的依據。把天線和發射機或接收機連線起來的系統稱為饋線系統。饋線的形式隨頻率的不同而分為又導線傳輸線、同軸線傳輸線、波導或微帶線等。所以，所謂饋線，實際上就是傳輸線。

雖然1906年廣播實驗成功，但在美、蘇、法、德、意等國相繼正式建立無線電廣播電台還是20年代初期的事。中波廣播天線型式，初期採用T型、г型和傘型天線，後來採用拉線式或自立式鐵塔天線以加強沿地面的輻射，以後又增加頂負荷以降低鐵塔的高度，在短波廣播方面，引入了短波通信天線，採用水平同相天線陣，適應電離層隨晝夜、季節、太陽黑子數周期變化的要求，研製了寬頻水平天線陣和行波天線。

30年代，由於雷達和微波技術的發展，喇叭天線、拋物面天線、介質天線、隙縫天線等超短波和微波天線相繼誕生。而八木天線於1926年研製成功後，在這一時期開始推廣使用，迄今未衰。

第二次世界大戰後，以及50年代，電視廣播和微波中繼等有較大發展，蝙蝠翼天線、帶有反射面的各種偶極子天線、潛望鏡天線、大功率隙縫天線等誕生。而中、短波天線基本定型。

60年代、70年代，天線技術又有大發展。研製成功雙反射面天線、新饋源、波束波導。調頻和電視天線也基本定型。微帶天線、隙縫天線、有源天線等有所發展。反射面天線的頻率復用、正交極化、近場測量、多波束引起的偏焦偏置得到了重視。

80年代，廣播電視天線方面出現的新型式不多，而是在匹配裝置和方向圖控制方面有些新技術問世，特別是在分米波電視發射天線方面的垂直方向圖賦形設計，不但能夠把輻射能量更合理地覆蓋於服務區，且可抑制對鄰近地區產生干擾的輻射。在計算方法上，由於計算機技術的發展，出現了適用於天線電參數計算的數值計算方法。用於衛星廣播接收的微帶陣平面天線開始有商品供應。

蝙蝠翼天線

蝙蝠翼天線是一種正交振子天線，即由二相互正交的對稱振子構成，對稱振子的饋電電流振幅相等相位差90°，也稱旋轉場天線。由於振子形似蝙蝠翼故稱蝙蝠翼天線。廣泛用作米波電視發射天線，水平方向圖近似一圓，但天線撐桿直徑應保持在0.1至0.15波長間，太粗則水平方向圖出現蛙形。輸入阻抗約為150歐左右，輸入電抗不大於±10歐。蝙蝠翼振子與天線撐桿一般用鋼管制成，表面鍍鋅防腐。這種天線的優點是：在駐波比小於等於1.1時，頻寬達25%；功率容量大;振子直接焊接於撐桿上，結構牢固;振子面由水平振子（間距約0.1波長）組成，承風面積較小。其主要缺點是：增加層數以提高增益時，需加粗撐桿，但撐桿直徑受水平方向圖制約，故很難做到高增益。