水平对称天线
水平对称天线是最为简单的一种天线系统,不仅其结构简单,架设也很方便,受地面电导率的影响小,也可以排除掉大多数垂直极化的工业干扰信号,有利于短波通信。
双极天线
双极天线即所谓的偶极天线(Dipole),其振子与馈线组成类似“π”的形式,也被称为π型天线。
振子用单根硬拉黄铜线、铜包铝、铜包钢或者多股铜线制成(常见电源线亦可),一般功率越大,所需线材的直径就越大,一般为3至6mm。对于架设环境,为了避免天线感应场在附近物体中引起损耗,两面的之家一般需要距离端子2~3m,绝缘子会产生介质损耗,宜采用高频陶瓷材料。

特性阻抗计算:当天线的一臂长度l=12m时,特性阻抗为1000 Ω
方向性
图中紫色线条为天线振子,架设高度为H,地面为xoy平面,观测点为P,P在地面的投影为P‘,在y轴的投影为A,射线仰角Δ , 方位角φ。根据三角关系、自由空间对称振子的方向函数、负镜像阵因子按方向图的乘积定理可得:
f(Δ,φ)=1−cos2Δsin2φcos(kLcosΔsinφ)−coskL∣2sin(kHsinΔ)∣
垂直平面方向性
为了方便分析,我们取振子的H面为垂直平面(图中xOz),即φ=0∘代入进上式,可以得到:
fxOz(Δ,φ=0∘)=∣1−coskl∣⋅∣2sin(kHsinΔ)∣
注意式中k=λ2π,即kl=λ2πl、kH=λ2πH,可见垂直方向图只与λH有关,而与λH无关(第一项为常数项,不随Δ变化),由此我们可以得到一些特性:
- 不管振子l有多长,垂直方向图一定为一个圆,可以用λH来控制垂直方向上的方向图
- 当Δ=0∘时,不论λH为多少,沿地面方向均没有辐射,这是由于“天线与其镜像在该方向的射线行程差为0,辐射场相互抵消”,因而此天线不适合用作地面波通信
- 当λH<0.3时,最大辐射方向在高仰角Δ=60∘∼90∘范围内变化不大,适合$0\sim300$km的天波通信
- 当λH>0.3时,最大辐射方向不止一个,随着λH越高,波瓣数越多,第一波瓣的辐射仰角越低Δm1=arcsin4Hλ,架设天线时应当使最大辐射仰角等于通信仰角,即可以根据通信仰角反向计算出来架设高度:H=4sinΔ0λ(在波长不变的条件下,工作距离越远,通信仰角越低,要求架设高度H越高)
- 地面导电性对水平振子方向性影响不大
水平平面方向性
与垂直平面类似,我们将Δ固定,并只考虑水平平面的方向函数:
f1(Δ,φ)=1−cos2Δsin2φcos(klcosΔsinφ)−coskl
可以得到如下特性:
- 水平方向方向图与架高λH无关
- 水平平面方向性取决于λl,变化规律与自由空间对称振子相同,λl越小方向性越不明显,一般天线长度应使λl<0.7,此时最大辐射方向在φ=0∘上(即Ox,天线振子的径向方向)
- 当仰角很大时,水平方向方向性不显著(仰角越大,φ引起的场强变化越小),当使用高仰角进行辐射时,架设的方位朝向影响不大,甚至沿着Oy,振子的轴线方向都能得到足够多的信号
- 对于低功率的QRP通信,可以使用更为迷你的线材作为振子
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