天线6.2_简单线天线

介质损耗，绝缘材料在电场作用下，由于介质电导 和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。 也叫介质损失，简称介损。理想介质电压和电流是 正交的，没有损耗，但实际介质存在介质极化电流 和电导电流，所以电流和电压夹角小于90°，会产 生损耗。良好介质这个损耗角是很小的，当介质受 潮，内部有杂质时，损耗会增大，运行时发热，温 度升高，又加剧了损耗，长久下去绝缘老化严重。
平面方向图形状仅由地因子决定。垂直平面方向图也可
从立体图图1 ― 4按垂直于振子轴（即xOz面）进行切
割获得。
90°
120°
60°
90°
120°
60°
150°
30°
150°
30°
180°
0° 180°
0°
H＝ 0.3
H＝ 0.3
H＝ 0.5
(a)正镜像；
H＝ 0.5
(b)负镜像
哪一个波瓣对应远距离通信？
OP OP OP
H O
A
y
x
P′
利用该式可得
sin 1 cos2 sin2
(1―2)
在分析天线的方向性时，可以把地面看作是理想导 电地，因为在大多数情况下水平极化波地面反射系 数都接近-1，可用地面下的负镜像天线来代替地面 对辐射的影响。由自由空间对称振子方向函数和负 镜像阵因子按方向图乘积定理得
2013.3.20
主要内容
水平对称天线
水平偶极天线 笼形天线
垂直天线
垂直天线－单极天线 如何提高单极天线效率
对振天线的平衡馈电
平衡馈电的必要性 平衡馈电的方法
水平对称天线
1 水平对称天线
在通信、电视或其它无线电系统中，常使用水平天线 (Horizontal Antenna)。水平架设天线的优点是：
电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频 电场（一般为0.3～300 兆赫） 对电介质损耗大的 材料（如木材、纸等）进行加热。这种加热由于热 量产生在介质内部，比外部加热的加热速度快、热 效率高，且加热均匀。
2～ 3 m
拉 线
支 杆
绝缘 子
l
l
双馈 线 H
馈线 绝缘子
电台
图1-1 水平天线结构示意图
面上的天线相位为零, 则其镜像的相位就是π, 如图
所示。
z
r1
2l
I H
r
r2
H
y
r
-I
x
此二元阵阵因子：
,m1
r r1 r2 2H sin
E ( ) kr 2kH sin
fa ( ,) 1 me j
2 cos
2
2 cos 2kH sin 2 sin kH sin
2
z
r1
2l
I
H
r
r2
H
y
r
-I
x
阵元
f1 ,
cos(kl cos ) cos kl sin
cos(kl cos sin) cos kl 1 cos2 sin2
图 1―3
图 1―4
为了便于分析，我们在研究天线方向性时，通常总 是研究两个特定平面内的方向性:
在研究自由空间天线方向性时，往往取两个相互垂
水平平面方向图。
下面分别讨论天线的垂直平面和水平平面方向图。
1）垂直平面方向图
图1―2中，φ=0°的xOz面即为偶极天线的垂直平面。 将φ=0°代入式（1―3）,可得
fxOz(Δ,φ=0°)=|1-coskl|²|2sin(kHsinΔ)| (1―4)
由于单元天线的xOz面方向图是圆，故偶极天线的垂直
离层后又被反射回地面，从而构成甲乙两
地的无线电通信，通信距离与电波射线仰
角有密切关系。为了便于描绘场强随射线
仰角Δ和方位角φ的变化关系，一般直接 z
用Δ、φ作自变量表示天线的方向性，而
不使用射线与振子轴之间的夹角θ作方向
P
函数的自变量。按图中的几何关系，可得
Hale Waihona Puke Baidu
cos OA OP OA cos sin
f (, ) cos(kl cos sin ) cos kl 2sin(kH sin )
1 cos2 sin2
(1―3)
无限大导电地面的影响可用水平振子天线的镜像来替
代, 因此, 架设在理想导电地面上的水平振子天线的
辐射场可以用该天线及其镜像所构成的二元阵来分析；
但应注意该二元阵的两天线元是同幅反相的, 如果地
垂直平面方向图具有下列特点：
(1)垂直平面方向图只与H/λ有关，而与l/λ无
关。这是因为，不管单元振子有多长，元因子 在垂直于振子轴的平面内方向图恒为一个圆。
故可用改变天线架设高度H/λ来控制垂直平面
直的平面即E面和H面作特定平面。
在研究地面上的天线方向性时，一方面要考虑地面 的影响，另一方面要结合电波传播的情况选取两个 最能反映天线方向性特点的平面，通常选取垂直平 面和水平平面，这两个平面具有直观方便的特点。
垂直平面，就是与地面垂直且通过天线最大辐 射方向的垂直平面。鉴于实际天线的臂长
l<0.7λ，单元天线最大辐射方向垂直于对称振 子，故取振子的H面为垂直平面，在图1―2中， xOz平面就是偶极天线的垂直平面。 水平平面是指对应一定的仰角Δ，固定r（OP）， 观察点P绕z轴旋转一周所在的平面，在该平面 上P点场强随φ变化的相对大小即为偶极天线的
这种天线结构简单，架设撤收方便，维护简易， 因而是应用广泛的短波天线，适用于天波传播。
当其架设高度小于0.3λ，向高空方向（仰角 90°）辐射最强，宜作300km范围内通信用天线。 这种天线增益较低，方向性不强，且工作频段 较窄。
1.偶极水平天线的方向性
由于偶极天线主要用于天波传播，而天 波传播时，电波射线以一定仰角入射到电
架设和馈电方便； 地面电导率对水平天线方向性的影响较垂直天线小； 可减小干扰对接收的影响。因为水平对称天线辐射水
平极化波，而工业干扰大多为垂直极化波，故可以减少 干扰对接收的影响，这对短波通信是有实际意义的。
水平对称振子(Horizontal Symmetrical Dipole)，也 叫偶极天线。如图1―1所示，又称π型天线。天线的两 臂可用单根硬拉黄铜线或铜包钢线做成，也可用多股软 铜线，导线的直径根据所需的机械强度和功率容量决定， 一般为3～6mm。天线臂与地面平行，两臂之间有绝缘子。 天线两端通过绝缘子与支架相连，为降低天线感应场在 附近物体中引起的损耗，支架应距离振子两端2～3m。 为了降低绝缘子介质损耗，绝缘子宜采用高频瓷材料。 支架的金属拉线中亦应每相隔小于λ/4的间距加入绝缘 子，这样使拉线不至于引起方向图的失真。