全波長偶極子

全波長偶極子就是長度為一個波長的偶極子。在微波系統中，廣泛使用偶極子天線，常用做天線陣的單元和反射面的激勵器。其特性隨相對長度L/λ改變。赫芝偶極子天線增加一個波長時，對輻射圖形影響較小。半波長偶極子增加一個波長時，其增益僅約增加10%，全波長偈極子增加一個波長時，其增益增大75%。

基本介紹

• 中文名：全波長偶極子
• 外文名：Full - wavelength dipole
• 類別：偶極子天線
• 長度：一個波長
• 套用領域：微波系統
• 關鍵字：輻射電阻，諧振曲線

定義

全波長偶極子是長度為一個波長的偶極子。

全波長偶極子的特點

全波長偶極子是寬頻帶微波天線的基本元件。它的特點是輻射電阻較大，諧振曲線相當平坦，它的輸入阻抗變化範圍大，並由其長度與直徑之比所決定。此比值愈小，則輸入阻抗愈小頻寬愈大。由於它的中心點為電壓節點，因此可用金屬柱放在中心來作支撐。全波長偶極子有許多實用結構(如圖1)。除了斷面是圓的或流線型(為了水平安裝時可減小風阻)的平衡或不平衡饋電的管式偶極子外，還有各種扁平偶極子。

圖1：全波長偶極子結構示意圖

圖1

不同偶極子的對比

不同的偶極子天線其特性隨相對長度L/λ改變。赫芝偶極子天線增加一個波長時，對輻射圖形影響較小。半波長偶極子增加一個波長時，其增益僅約增加10%，全波長偈極子增加一個波長時，其增益增大75%。偶極子的輸入阻抗比增益的變化大得多。短於半波長的偶極子，其輸入阻抗為小的容性阻抗；半波長偶極子的輸入阻抗為純電阻(約70Ω)，長於半波長的偶極子，輸入阻抗開始變為感性，但當L/λ=1時，又為純電阻，但其阻值有較高的數量級，如圖2所示。半波偶極子中心點電流最大，全波偶極子中心點電壓最大。

諧振偶極子的長度和輸入阻抗與其導線粗細有關。只有在其長度遠大於直徑時，才會在L=λ/2和L=λ時諧振。

圖2：偶極子輸入阻抗的軌跡

圖2

三種波長偶極子輻射圖及最大增益

圖3：偶極子天線的輻射場圖

圖3

短偶極子天線的最大增益是1.5，半波長偶極子天線的最大增益是1.64，全波長偶極子天線的最大增益是2.41

不同波長偶極子輻射電阻

圖4：偶極子天線的輻射電阻

圖4

不同波長偶極子天線的輸入阻抗

短偶極子天線有很小的輸入阻抗，例如：如果L=λ/10，輸入阻抗大約為4Ω，對於半波長偶極子天線，輸入阻抗為73.1Ω，而對於全波長偶極子天線，輸入阻抗很大，但不是無限大，它顯著的受導線的直徑的影響。