工程中常用的典型天线

按下式估算。
X in
j 1 2
Z 0 ct gh
对于一般情况（ h 0.35 ），
sh(2h) sin(2h)
X in
j
1 2
Z0
ch(2h) cos(2h)
式中
Z0
60 ln
2h R0
1
, R0 为天线截面半径；
Rr.0
Z
0
h
1
sin 2
2h
h
6－13
2/直立天线的性能改善
直立天线的高度h，因天线工作于长波、中波波段时波长很
方向系数
Rr
1 73.1 36.6 2
可利用由辐射电阻来求方向系数
D 120 1 Rr
Fm 2 (,)
6－7
仍以 h 0.25 的直立天线为例，其辐射主向沿地表面（ 0）， 方向函数最大值 Fm (,) 1，因此方向系数为
D 120 1 12 3.28 36.6
一般鞭状天线很难做到 h 0.25 ，当 h 时，即极短鞭状天线 的方向系数 D 3 。
经验公式，是归于输入电流
I0 的
RD.0 AD 4h
6－11
式中系数 AD 主要决定于地表面的情况，地面较潮湿时 AD 值较小
可取为2，地面干燥时 AD 值较大可取为7。
直立天线的辐射电阻 Rr，我们是按相应对称振子的辐射电阻 折半计算的，该辐射电阻是以波腹电流 In为基准的。现在我们把
辐射电阻也归于输入电流，记为 Rr.0 ，则
Rr.0
Rr
sin2 h
天线的输入功率 Pin 应为天线辐射功率 Pr 与损耗功率 PD 之和，即
Pin Pr PD
1 2
I 0 2 Rin
1 2
I 0 2 Rr.0
1 2
I
2 0
RD.0
∴
Rin Rr.0 RD.0
这个求输入电阻Rin的公式也只能作为估算用。
6－12
输入电抗，仍可按有损耗传输线来处理，当 h 0.35 时，可
h 0.53
这样使主瓣更窄。工程上称之为抗衰落天线。
输入阻抗
输入到天线的功率，除去辐射部分外其余部分就是损耗功率。
这个损耗功率包括天线导体的欧姆损耗，天线附近其他导体及介
质引起的损耗，还有相当一部分是地面上的感生电流（从传输线
的角度可看做是大地回路电流）的损耗。可见严格地分析计算天
线的损耗电阻是相当复杂和困难的，下面给出的估算损耗电阻的
6-8 口径面天线
[用于6.11]
6－2
6-1 直立天线
在地表及其以上空间，是利用辐射电磁波实现无线电信的最 主要区域。而电磁波的三种基本传播方式对不同频率段的电磁波， 其传播、衰减特性不同。或者说不同波段的电磁波适合不同的传 播方式，那么也就对使用什么程式的天线提出了要求。
长波和中波波段，采用地表面波传播方式，电磁波的传播稳 定且距离远。地表面波要求天线辐射垂直极化波，因为地面对水 平极化波的衰减大（水平极化波在地面产生的感生电流大）。这 就要采用垂直地面的直立架设的天线。图示为几种典型的直立天 线，如用于广播发射的塔杆天线图（a），用于中小功Baidu Nhomakorabea通信电 台的伞形天线图（b）和“T”形天线图（c），用于移动通信台的 鞭状天线图（d）等。
6－3
鞭状天线主要是便于携带，用于短波段高端及超短波的近距 离通信，它不是典型的长、中波段天线。
6－4
1/直立天线的特性参量
如果把地表面看做理想导电平面，那么直立天线与其镜像
（正象）刚好构成为一个对称振子。直立天线高度h就是振子一臂
长l，再把计算对称振子辐射场公式中的 角换作观察线与地面的
夹角（与 互为余角），则可写出直立天线辐射场的表达式
6－6
我们同样可以借助于对称振子天线的相关结论，求得直立天 线的各项工作特性参量。
辐射电阻 把地面看做是无限大的理想导体平面时，直立天线的辐射情 况与自由空间中的对称振子的辐射情况相同，只不过对于直立天 线只考虑地表面以上空间。因此直立天线的辐射电阻应为相应对 称振子的一半（因为辐射功率求算时的积分区间只计算一半）。 例如，直立天线 h 0.25 时，它的辐射电阻
线 h ，对式中三角函数作级数展开并略去高幂项，则得
he
1 2
h
用于广播发射的塔杆天线不能用上式来计算有效高度，因为
辐射功率很大，天线导体的损耗功率不能忽略，天线上的电流分
布要用有损线的双曲函数规律来表示。为减弱广播发射用塔杆天
线向高空的辐射，以免接收点场强因天波分量的干涉产生衰落现
6－10
象，通常取塔杆天线高度
第六章 工程中常用的典型天线
6-1 直立天线
[用于6.2 ]
6-2 利用天波实现短波远程通信的天线
[用于6.3，6.4 ]
6-3 引向天线
[用于6.5 ]
6-4 用于电视发射的旋转场天线
[用于6.7]
6－1
6-5 移动通信用天线
[用于6.8]
6-6 隙缝阵列天线
[用于6.9]
6-7 微带天线简介
[用于6.10.1]
6－8
天线的重要参量。以直立天线的输入电流 I0 作为折算基准，天线 上任意位置处的电流 I(z) 为
I(z)
In
sin
(h
z)
I0
sin h
sin
(h
z)
6－9
根据有效高度的折算概念，以 I0 为基准
h
I 0he 0 I (z)dz
得有效高度
he
1
1 cos h
sin h
式中相移常数 2 / 。若直立天线的高度，特别是鞭状天
直立天线的方向系数为相应对称振子方向系数的2倍，这是因 为二种情况主向r远处的能流密度相同，而辐射功率均分的能流密 度，对于直立天线辐射功率为相应对称振子的一半。
有效高度 天线的有效高度（长度）是一个等效概念，它是把天线不均 一的电流分布折算成均一分布时天线的等效长度，其前提是天线 的主向及主向辐射强度不变。有效高度是直立天线，特别是鞭状
E j 60In cos(h sin ) cos h ejr
r
cos
可得到直立天线的方向函数
F(,) cos(hsin ) cos h
cos
其方向图就是直立的对称振子的方向图，不过地面以下没有意义。
6－5
对于用于广播发射台的塔杆天线，因其辐射功率很大（可达 数十千瓦，乃至数百千瓦），为改善地面导电性能，一般要铺设 金属地网。一般是在天线底端地面下0.2～0.5米深度处，呈放射 状铺设15～150根半波长的多股铜绞线。这本身也减小了地面电 阻，从而减少了地面的损耗，提高了天线的效率。
长，难于做到h与波长 相当。用于超短波段的鞭状天线，为了
使天线小巧便携也远小于工作波长。这样它们的辐射电阻Rr,0较 小，损耗电阻RD,0较大，天线效率很低。改善直立天线性能的途 径则是提高辐射电阻和减小损耗电阻。具体办法一种是给天线加 顶负载；另一种办法则是给天线中间加感，这种方法多用于鞭状 天线。