環天線是將一根金屬導體繞成一定的形狀（如圓形、方形、三角形等），以導體的兩端點作為饋電端的輻射結構。環天線可按電尺寸的大小進行分類。繞制環的導體長度遠小於自由空間波長的稱之為電小環天線。
基本介紹
- 中文名：電小環
- 外文名：Smallring antenna
- 特點：導體長度遠小于波長
- 套用：頻率較低的波段
環天線是將一根金屬導體繞成一定的形狀（如圓形、方形、三角形等），以導體的兩端點作為饋電端的輻射結構。環天線可按電尺寸的大小進行分類。繞制環的導體長度遠小於自由空間波長的稱之為電小環天線；當繞制環的導體長度接近諧振尺寸（環周長接近波長。）時稱之為電大環天線，它主要用作定向陣的單元，屬諧振型天線。
若在天線的適當位置接入負載電阻，使導體上載行波電流，就可構成非諧振型環天線或載入環天線，它具有較寬的頻帶特性。電小環天線可以等效為由一對等值異號的磁荷所構成的一磁偶極子。設環面的法線方向取作球坐標系的極軸，環中心置於坐標原點。則其遠場表達式為：
式中S為環的面積；N為環的匝數。
圖1 N匝電小環天線
若電流環不在坐標平面，環中心也沒有置於坐標原點上，則
環天線激勵點的電壓和電流通過環的輸入阻抗聯繫起來，即
，對於電小環而言，饋電點阻抗是由環外電感 
的電抗、輻射電阻
和導體內阻抗
串聯而成。
其等效電路如圖1所示。考慮到單圈環的自身分布電容和多圈環線匝之間的分布電容，有時在電小環天線等效電路的兩端並聯一個集中電容C來表示分布電容。
電小環天線的輻射電阻和圈數和面積乘積的平方成正比，即
導體內電阻實際就是導線的表面電阻，因此，單圈環的電阻值與長度等於環周長的直導線電阻相同，可用下式計算
式中，
為導線長度；b為導線半徑；
為導線的表面電阻；
為導線的電導率。
由環半徑為 
，導線半徑為b，環間距為2c構成的N匝環天線，其總損耗阻抗可用下式計算：
式中，
為鄰近效應產生的歐姆電阻；
為單位長度趨膚效應電阻，
。單圈圓環的外電感為：
。
對於長度為
，線半徑為b的密繞N匝單層環，其外電感為
式中，因子K稱為Nagaoka常數。
由於小環的輻射電阻很低，其效率亦不高，因此通常用作接收天線。
在環上感應的電動勢為
考慮到
，則
當環為空氣芯時，
，則
由上式可知，小環天線作接收天線和發射天線時其方向性一致。依據互易原理可知，這是必然的結果。通常環天線可直接用作接收機輸入電路的調諧電感，這時接收機輸入端得到的電壓是環形天線感應電動勢的Q倍。這裡Q是調諧迴路的品質因數。過去，小環天線主要套用在頻率較低的波段作廣播接收或測向天線。20世紀70年代以來，它廣泛套用於VHF和UHF頻率，不僅用作接收天線，也用作發射天線。
