最佳天线长度与天线尺寸的缩短

最佳天线长度

一段金属导线中的交变电流能够向空间发射交替变化的感应电场和感应磁场.这就是无线电信号的发射.相反.空间中交变的电磁场在遇到金属导线时又可以感应出交变的电流.这对应了无线信号的接收.

在电台进行发射和接收时都希望导线中的交变电流能够有效的转换成为空间中的电磁波.或空间中的电磁波能够最有效的转换成导线中的交变电流.这就对用于发射和接收的导线有获取最佳转换效率的要求.满足这样要求的用与发射和接收无线电磁波信号的导线称为天线.

理论和实践证明.当天线的长度为无线电信号波长的1/4时.天线的发射和接收转换效率最高. 因此.天线的长度将根据所发射和接收信号的频率即波长来决定.只要知道对应发射和接收的中心频率就可以用下面的公式算出对应的无线电信号的波长.再将算出的波长除以4就是对应的最佳天线长度.

频率与波长的换算公式为:

波长=30万公里/频率

=300000000米/频率(得到的单位为米))

例:求业余无线电台的天线长度

已知业余无线电台使用的信号频率为435MHz附近.其波长为:

波长= 300000公里/435MHz

= 300000000/435000000

= 300/435

= 0.69米

对应的最佳天线长度应为0.69/4 .等于0.1725米

当频率为439MH时.大家可以将计算公式简化为

波长=300/439

=0.683米

最佳天线长度为0.683米/4.等于0.17米

注意:只要在金属体内有交变的电流.该金属体就要向空间辐射电磁波,反之.只要空间中有一定强度的电磁波信号.就会在该空间中的金属体上感应出交变的电流.天线与一般金属体的不同之处在于.天线强调了将金属体内交变电流最有效的转变成空间的电磁波或将空间的电磁波最有效的转变成金属体中的交变电流信号.

无线电天线经典知识

线的辐射电阻和损耗电阻两个部分。我们根据欧姆定律可以推断，当电流一定的时候，辐射电阻越大，发射效率越高。辐射电阻的大小取决于天线的结构形式。损耗电阻是有害的，在实际制作中我们选择导电性能好、表面积尽可能大的材料制作天线以求得到最小的损耗电阻。谐振时天线的电阻也就是天线的特性阻抗，这是使用天线时必须了解的一个重要参数。

众所周知，用以表征谐振回路特征的“幅度——频率”特性曲线形状有陡、缓之分，有的回路频率响应范围宽，有的则反之。天线也有同样的特征：有的天线可用于比较宽的一个频段，有的则不行。业余通信使用的频率虽然包括了相当宽的范围，但就每个波段而言却都是很窄的，所以业余通信使用的天线大多选用频带窄而效率高的天线。许多淘汰的军用通信机

中配用的天线，如44m、22m双极式天线等，都不能谐振在业余频段上，对于发射功率不大的业余通信来说效果并不好。

我们都有这样的经验：如果LC回路谐振频率不合要求，可以用改变电感或电容数值的方法进行调试。天线也一样，当天线谐振频率不对时，可以调整它的尺寸。如果无法调整尺寸也可以给天线回路串联或者并联电感电容，这就是“天线调谐”。不过应该知道，这种办法虽然可以使整个回路总体上达到谐振，但天线的效果却并不见得好。可以设想，如果我们继续加大附加的电感电容比例，缩小天线部分，最后不就成了一个名符其实的LC回路了吗？这时的“辐射电阻”极小，能量只能在回路内交换吞吐，并不能被发射出去。

天线尺寸的缩短

在很多时候，为了减少天线的占用空间，我们常常需要将天线的尺寸减少。那么怎样在天线尺寸减少的情况下，天线仍然能准确地产生谐振呢？这是我们下面讨论的问题。

一根短于1/4波长倍数的天线是呈容性的。这是由于它不产生谐振而且其电流和电压的合成相位关系与电容性电路的相位关系很相似的缘故。那么，我们可在天线上加一个电感来使天线产生谐振。图1是一个偶极子天线，天线的两臂小于1/4波长，这时我们可在两臂上分别接入一个电感使天线产生谐振。这两个电感装在离天线的接线端约几公分位置比装在臂的两端效果更好，电感的大少可通过实验的方法获得。例如，我们可通过测试天线的驻波比来获得合适的加装电感量的大少。

将一条长度为半波长的导线绕成螺旋形式，其效果和一条四分之一波长的天线相差无几，这种设计称为螺旋天线。由于这种天线很少能找到与之匹配的传输电缆，所以这种天线多用在不需要传输电缆的设备中，如手提电话、手持式无线对讲机等。

通常我们称1/4波长的天线为鞭状天线。这种天线也是一些小型的无线收发设备用得最多的一种天线。在实际应用中由于受到体积的限制，往往天线的长度总是做成小于1/4波长的，所以要在天线上加电感，电感的加载方式有三种：1、底部加载，2、中部加载，3、顶部加载，如图2所示。每一种加载方式都有其优点和缺点，从机械的角度看，底部加载最为理想，但是这种加载方式的辐射电阻很低而且由于大多数能量是从加载线圈辐射出来，因此效率比较低。中部加载的辐射电阻会增加，但在这种情况下要产生谐振就得有更大的电感，加载的位置越向上，所需的电感就越大。顶部加载的天线较少见，这是因为沉重的电感线圈会使整个结构变得笨重，天线的机械强度难以得到保证。从各个因素来考虑，中部加载的天线是最好的。

垂直架设的鞭状天线只能接收垂直极化波，但有时我们可把1/4播长天线制成垂直和水平相结合的组合结构天线。即既可接收垂直极化波又可以接收水平极化波，在这种情况下，我们可将垂直部分的长度做成大于1/4波长，使天线呈电感性，然后在天线的顶部用一个十字形导线与垂直部分形成一个电容而使天线发生谐振，这种天线的结构如图所示。