天线尺寸的缩短

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3所示。




1/4波长天线

天线的发射基本原理是：电以接近光的速度在导体中传播，当遇到导体中的不连续点时，它就会被反射回信号源。如果电流是交变的，并且反射电流在恰当的时刻返回原点或馈电点，那么电流就会受到后面各周期的强化，从而只需要很小的能量就可维持天线内

的驻波。即由于驻波的存在使天线处于谐振状态。从而向空间发射电波。在谐振状态下，电压在电流为最大值的中点（振子的中点）是很少，在两端却有极大值，欧姆定律适用于天线，在中点由于电流大，电压低，所以电阻较小，在两端情形恰好相反，因而阻抗较高。

一、四分之一波长天线 图TX-1是这种天线的结构图，这是一种平面接地天线，此天线由一根垂直受激励的1/4波长振子组成，振子与一个人工地面有关系，人工地面由四根水平放置的，而且在电气上是接地的辐射棒组成，辐射棒与地面的夹角不同，天线所呈现的阻抗也不相同，如，与地平面平行时阻抗为34欧；与地平面为45度时，阻抗为50欧。 二、加载天线 根据传输线的理论，1/4波长的开路线相当于一个串联谐振电路，所以其整个负载是呈纯电阻性的，在有些场合，由于环境的因素，天线的长度往往受到限制，所以出现了加载天线。根据传输线的理论，长度小于1/4波长的倍数的天线其阻抗呈容性，这时天线不产生谐振，为此我们可以在天线上加一个电感来与天线平衡，从而使天线发生谐振，我们称这种天线为加载天线。如图TX-2是三种加载方式的天线。

A为底部加载天线，这种天线的优点是机械性能较好，缺点是这种加载方式的辐射电阻很低，而且由于大多数能量从加载线圈辐射出来的，因此其辐射效率较低。 C是顶部加载天线，因其机械性能差，所以在实际中很小应用到。 B为中部加载天线，这种天线尽管其辐射电阻仍较低，但沿着天线的电流分布较均匀，辐射效率较高所以被广泛使用。