天线原理与设计—第二章对称振子

2.1 对称振子
对称振子输入阻抗
l / 0.25, l / 0.25, 等效于RC串联电路 等效于RLC谐振状态 等效于RL串联电路 等效于RC串联
0.5 l / 0.25, 0.75 l / 0.5,
l / 0.5， 等效于RLC并联电路谐振
l/a 越 小 ， Za 越 小 ， 曲 线越平坦， Q 值低，频
直线偶极天线可等效为一有耗的均匀传输线，无耗时的等效特 性阻抗为：
有耗时的等效特性阻抗为
将辐射功率看成是沿传输线均匀分布的电阻 R1产生的损耗功率， 则有
2.1 对称振子
等效传输法计算输入阻抗
将电流表达式代入得到
得到
利用开路有耗传输的输入阻抗公式得：
2.1 对称振子
等效传输法计算输入阻抗
当αl较小，2βl不在2π附近时
二. 对称振子
张展
2.1 对称振子
2.1 对称振子
上下导线的电流方向由原来 相反的方向变成方向相同， 使他们产生的场同向叠加， 形成有效辐射
2.1 对称振子
电流分布
确定电流分布 根据电流分布确定远场
2.1 对称振子
不同长度振子的电流分布
2.1 对称振子
远场
z处的微分电流源Idz在P点产生的远区电场为 z
l
上式只适用于细振子 ，且电长度在 0~0.35λ， 0.65λ~ 0.85λ，其输入电抗就是开路传输线的输入电抗，其输入电 阻就是归入输入端电流的辐射电阻：
1 1 | I in |2 Rin | I M |2 Rr 2 2
Iin I M sin l
Rin |
IM 2 Rr | Rr Iin sin 2 l
远场
E dE .... j
0
l
60 I M cos(kl cos ) cos kl jkr e r sin
H
0
E
对称振子最常见的长度是λ/4, 即全长L=2l=λ/2, 称为半波振子, 有：
cos( cos ) 60 I M 2 e jkr E j r sin E H 0
2.1 对称振子
方向图
方向图函数
f ( , ) | E ( , ) | cos(kl cos ) cos kl 60I M sin r
半波振子
cos( cos ) 2 f ( , ) sin
全波振子
f ( , ) cos( cos ) 1 sin
2.1 对称振子
辐射电阻
1 2 Pr I M Rr 2
Pr
2
0


0
| E |2 2 r sin d d 240
2 [cos(kl cos ) cos kl ] 2Pr Rr 2 60 d 0 IM sin
2.1 对称振子
辐射电阻
2.1 对称振子
θ1
θ
-z
P
r1 r
r2
θ2
• -z处的微分电流源Idz在P点产生的远区电场为
(1) (2) (3)
1 2 ,
ˆ ˆ ˆ 1 2
r1 r | z | cos r1 r | z | cos 1 1 1 r1 r r2
2.1 对称振子

2.1 对称振子
方向图
2l=λ/2
2l=3λ/2
2.1 对称振子
方向图
2.1 对称振子
对称振子的方向性系数
| E ( , ) | cos(kl cos ) cos kl f ( , ) 60I M sin r
对于l<0.7λ, 最大的方向都在θ=90方向，则：
等效传输法计算输入阻抗
对于一般传输线，其特性阻抗为：
2.1 对称振子
等效传输法计算输入阻抗
其中R1，G1，L1，C1为传输线单位长度电阻、电导、电感和电 容；Z0为无耗传输线的特性阻抗。传输线的衰减常数和传播常 数为
从而有
对于双线传输线有 其中D为线间距离；a为线半径。
2.1 对称振子
等效传输法计算输入阻抗f M 来自1 cos kl,D
2
for l 0.7

0

0
2(1 cos kl ) 2 [cos( kl cos ) cos kl ]2 2 f ( , ) sin d d d 0 sin
2 4 f M
2.1 对称振子
对称振子的方向性系数
带越宽
2.2 平衡器
平衡器(BALUN)
当用同轴线直接向对称振子馈电时，振子两臂上的电流不是 对称分布
2.2平衡器
扼流套
2.2 平衡器
双线平衡器
IL
I
IR
Id
2.2 平衡器
缝隙平衡器
2.2 平衡器
U型环