偶极子天线:它是什么?(以及它们是如何设计的betway网页版 - betway网页版,betway必威体育精装版,必威亚洲体育

内容

什么是偶极天线？

一种偶极天线（也称为a成对的东西要么偶极天线）被定义为一种RF（射频）天线，由诸如棒或电线的两个导电元件组成。偶极子是一种天线的各种天线之一，其产生近似于基本电偶极子的辐射图案。偶极天线是最简单，最广泛使用的天线类型。

“偶极子”是指“两极”，因此偶极天线包括两个相同的导电元件，例如杆或金属线。金属线的长度为最大波长的一半（即， $= \ frac {\ lambda} {2}$ ）在操作频率的自由空间中。

该电线或杆在中心分开，两部分由一个分开绝缘子，这些部分称为天线部分。

这两个天线部分连接到一个喂食器要么同轴电缆在最靠近天线的中心的末端。注意，波长是两个连续最大值或最小点之间的距离。具有中心馈送点的基本偶极天线如下图所示。

射频（RF）电压源应用于偶极天线的两部分之间的中心。这电压和一个当前的流过两个导电元件产生无线电信号或电磁波以从天线向外辐射。

电流为最大，电压在偶极天线的中心最小。相反，电流是最小的，并且电压在偶极天线的末端最大。

基本偶极天线的辐射图案如下图所示。它垂直于天线的轴线。

注意，辐射图案是作为空间的函数的天线的辐射特性的图形表示，天线的辐射图案描述了天线如何将能量辐射到空间中。

偶极天线是一种类型的传感器将电信号转换成RF电磁波并将其辐射在透射侧并将RF电磁波转换成接收侧的电信号。

偶极子天线设计

我们可以设计许多将在HF（高频），VHF（非常高频）和UHF上运行的偶极天线（超高频)收音机的波段频率光谱。

让我们设计1 MHz偶极天线。

偶极天线的长度

如我们所知，无线电波或任何其他波的波长变化与频率成反比。它由：

$\ begin {align *} \ lambda \ propto \ frac {1} {f} \ neg {align *}$

（1） $\begin{equation*} \lambda = \frac{c}{f} \end{equation*}$

其中，c =光的速度= $3 * 10 ^ 8 \，\，m / s$

f =频率，在赫兹

$\λ$ =波长，单位为米

因此，

$\ begin {align *} \ begin {split} \ lambda = \ frac {3 * 10 ^ 8} {f（hz）} = \ frac {30000000000} {f（hz）} = \ frac {300000} {f（khz）} \结束{split} \结束{align *}$

（2） $\ begin {arearation *} \ lambda = \ frac {300} {f（mHz）} \，\，mick \ end {等式*}$

现在，在半波长下，天线的长度由，

$\ begin {align *} \ begin {split} \ frac {\ lambda} {2} = \ frac {300} {2 * f（mhz）} = \ frac {150} {f（mHz）} \，\，米\\ \ frac {\ lambda} {2} = \ frac {150 * 3.28} {f（mhz）} = \ frac {492} {f（mHz）} \，\，脚\结束{split} \结束{对齐*}$

（3） $\ begin {arearation *} \ frac {\ lambda} {2} = \ frac {150 * 39.37} {f（mHz）} = \ frac {5905} {f（mHz）} \，\，英寸\结束{方程式*}$

因此，从等式（3）我们可以这么说，如果我们使用了1 MHz无线电发射器，则天线线的基本长度将为150米或492英尺或5905英寸。

如果我们忽略“结果效应”，这是正确的。这种“末端效应”是天线末端空气的介电效应，它增加了天线的有效长度。由于端部效应，天线线的作用比实际长度长5%。这将在激励电流和振荡电流之间产生干扰，并且由于振荡振幅可能会减弱。

因此，为了平衡“终效”并使天线正常工作，有必要将天线线切割成5％并使其物理长度约为波长的一半的95％。

因此，为了获得实用 $\压裂{\λ}{2}$ 天线线的长度，值乘以一个因子k到天线线的基本长度，即，

$\ begin {align *} \ begin {split} \ frac {\ lambda} {2} = \ frac {492 * k} {f（mhz）} = \ frac {492 * 0.95} {f（MHz）} \ END{split} \结束{align *}$

（4） $\ begin {arearation *} \ lambda = \ frac {468} {f（mhz）} \，\，脚\ end {等式*}$

k的值取决于导体的厚度和工作频率。该值K为天线导线的频率高达30MHz。

选择进料阻抗或辐射抗性

提要阻抗由馈电点的电压和电流的比值来定义。它通常在电压最小点和电流最大点馈电。

确保最大转移活力从进料器或源/负载，偶极天线的进给阻抗应与源或负载的进孔相同。通过将馈电阻抗与源或负载阻抗匹配，天线可以运行到其最大效率。

辐射反抗或者，理想偶极子天线在自由空间的输入馈电阻抗可以近似地用a73Ω阻抗和在实际条件下，它变化为60Ω至70Ω。可以通过改变线的长度或形状来改变天线阻抗。

许多类型的同轴电缆具有75Ω的特性阻抗，偶极天线可以用75Ω两根线的同轴电缆供给，这是半波偶极天线的良好匹配。

此外，根据功率处理能力，半波偶极子可以馈电阻抗为300 Ω的传输线，以及600 Ω带有折叠偶极子的开路线。

使用平衡馈线或巴伦馈线

偶极子天线是平衡天线。因此，必须使用平衡馈线。平衡馈线由两根平行导线组成。电流在两个导体幅度相等，但相反的方向。因此，来自它们的辐射领域取消了没有权力消散。导体之间的间距通常保持约0.01波长。如果需要使用同轴进料器，则必须使用平衡的Baluan。

同轴电缆

最常见的馈线，是用于馈线天线同轴电缆或同轴电缆。它通常被称为射频电缆。

同轴电缆在两根导线中都传送电流。这些电流大小相等，方向相反。因此，所有的辐射场都在电缆因此它们相互抵消了。

因此，电缆外没有辐射场，因此不受附近任何物体的影响。因此，它最适合作为偶极子天线的馈线。

应变绝缘体

一种应变绝缘体是一个电绝缘体这旨在承受悬挂电缆或电线的拉动。

它被插入两段导线之间，以使它们在电上相互隔离。它用于架空电线，以支持无线电天线和架空电线。

因此，1 MHz偶极子天线的总体设计如下图所示。

偶极天线的类型

偶极天线的最常见类型是半波偶极天线。可以设计许多类型的偶极天线。让我们详细解释偶极天线的主要类型。

折叠偶极子天线

折叠偶极子天线是由双偶极子天线组成的阵列。如果两个偶极子天线并联形成一个细线环，则称为折叠偶极子天线。

顾名思义，偶极子天线的形状是折叠起来的。在折叠偶极子天线中，两个半波偶极子——一个是连续的，另一个是在中心分裂的——被折叠并在两端平行地连接在一起。分裂偶极子在中心由一个平衡偶极子馈电输电线路．因此，两个偶极子的两端有相同的电压，产生两个相同的电流。

折叠偶极子的辐射图案与普通偶极子相同，但折叠偶极子的输入阻抗较高，折叠偶极子的方向性是双向的。

双线折叠偶极子天线

如果两个偶极天线并联连接以形成细线环，则称为双线折叠偶极天线。

如果两个导体的半径相等，则在相同方向上的相同方向上的电流在两个导体中流动。，电流的幅度和相位相等。如果在终端处馈送的总电流是'i'，那么每个偶极子都会有当前的“I / 2”。因此，利用相同的功率施加，在第一偶极子中只有一半的电流流动，因此输入阻抗增加并且变得四次。折叠的偶极天线如下图所示。

折叠偶极子的阻抗计算的通用公式是给出的，

$\ begin {align *} z = n ^ 2 * 73 \ end {align *}$

其中，n =否。的 $\压裂{\λ}{2}$ 天线线

因此，对于半径相等的双线折叠偶极子，其输入阻抗或辐射电阻为

$\ begin {align *} \ begin {split} z = r_r = n ^ 2 * 73 \\ = 2 ^ 2 * 73 \\ = 4 * 73 \\ z = 292 \，\，\ omega \ neg {split}\结束{align *}$

因此，可以在没有任何匹配装置的情况下用传统的300Ω开丝传输线供给双线折叠偶极子。

三线折叠偶极天线(折叠三极)

如果三个偶极天线并联连接以形成细线回路，则称为三线折叠偶极天线或折叠的脚跟天线。

如果三个线折叠偶极天线与相等的半径一起使用，则在所有三个导体中的相等电流流动。如果在终端处输入的总电流是'i'，则每个偶极子都会有当前的“I / 3”。

因此，利用相同的功率施加，只有三分之一的总辐射电流在第一偶极子中流动，因此输入阻抗增加并且变为九次。折叠的偶极天线如下图所示。

因此，对于具有相等半径的三线折叠偶极子，输入阻抗或辐射阻力由

$\ begin {align *} \ begin {split} z = r_r = n ^ 2 * 73 \\ = 3 ^ 2 * 73 \\ = 9 * 73 \\ z = 657 \，\，\ omega \ neg {split}\结束{align *}$

因此，三线折叠的偶极或折叠的脚轮可以用传统的600Ω双线开路传输线供给没有任何匹配装置。

因此，折叠的偶极天线或三角形天线具有重要的阻抗变换性能。这使得与提供天线的传输线易于匹配。还可以通过保持两个偶极子的半径不等来改变输入阻抗。在这种情况下，较大的电流通过较厚的偶极子流动，因此我们可以保持任何所需的输入阻抗。

折叠偶极子天线的优点

折叠偶极天线的一些优点包括：

它具有高输入阻抗;因此，它很容易与传输线匹配。
它具有宽带频率，即宽带宽，因此适用于FM和电视广播。
与简单的偶极子天线相比，它具有高增益和高方向性，因此可以应用于yagi-uda天线．

FM偶极天线

FM偶极天线被定义为垂直偏振的半波半波半偶极天线。FM偶极天线主要用于构建，适用于提供改进的VHF FM广播接收。FM偶极天线如下图所示。

FM偶极天线的辐射图案垂直于天线的轴线，即，它是水平的，因为FM偶极天线是垂直偏振的半波偶极天线。FM偶极天线的辐射图案如下图所示。

FM偶极天线通常用于FM广播频率范围，在88MHz至108MHz之间。

风扇偶极天线

风扇偶极或多频带线天线是其中多个偶极与公共馈线连接的偶极线，并且它们像风扇一样散开，因此它被称为风扇偶极天线。

顾名思义暗示风扇偶极天线的形式看起来像风扇。它也称为平行偶极天线。

在风扇偶极天线中，从带的中心切割多带的每个偶极子并连接到公共馈线。偶极子应该从我们想要它辐射的地方切割。发送信号时，我们仅接收来自该频段的信号，该信号辐射，因为与该辐射元件相比，另一个偶极物具有更高的阻抗。

风扇偶极子天线如图所示。它是4波段风扇偶极子天线。在这里，我们使用80米、40米、20米和10米的多波段偶极子，它们与公共馈线平行连接。

当80 m偶极辐射时，当电流通过80米的偶极子时，在这种情况下，我们只接收80米频带的信号，因为它具有较低的阻抗，而其他40米，20米和10米的频带比较了更高的阻抗到80米辐射元件。

同样，当40 m偶极子辐射时，我们只接收到来自40 m波段的信号，因为它比其他偶极子具有更低的阻抗。注意根据Kirchhoff的现行法律，其他偶联也是辐射但未有效地辐射。

半波偶极天线

半波偶极子天线是应用最广泛的一种偶极子天线。顾名思义，偶极子天线的总长度等于半波长( $\压裂{\λ}{2}$ ）在操作频率下。

它被称为半波长偶极子或简单的偶极子或双合金。它也称为赫兹天线。

半波偶极子天线由一个馈点位于中心的四分之二波长导体组成。它是一种对称天线，两端与中心点电位相等。

半波偶极天线中的电流分布约为正弦沿着偶极的长度，即自然界的常设波。基本半波偶极天线和电压和电流分布在下面的图中示出。

半波偶极天线的辐射图案如下图所示。它表明最大辐射的方向垂直于导体或天线的轴线。它也垂直于天线电流的方向。

半波偶极子天线可以工作在3 kHz到300 GHz的频率范围内;因此，它主要用于无线电接收机。

短偶极天线

短偶极天线是来自所有天线的最简单的天线。短偶极天线是线的长度小于波长的一半的天线IE。，（ $<\ frac {\ lambda} {2}$ ）。

在短偶极天线中，进料阻抗开始增加，并且其响应较小依赖于频率变化。短偶极天线中的电流分布近似三角形。

中间短偶极子天线的长度 $\压裂{\λ}{50}$ 到 $\ frac {\ lambda} {10}$ ．IE。， $\ frac {\ lambda} {50} <l <\ frac {\ lambda} {10}$ ．短偶极天线上的电流分布近似三角形。基本短偶极天线和电流分布在下面的图中示出。

短偶极天线的辐射图案只是圆形。与半波偶极天线相比略有不同。短偶极天线的辐射图案及其与半波偶极天线的比较示于下图。

短偶极天线和半波偶极天线的辐射图案 — 与半波偶极天线相比，短偶极天线的辐射图案

在某些应用中，当全半波偶极子天线太大时，可以用短偶极子天线代替全半波偶极子天线。

什么是用于（应用程序）的偶极天线？

偶极天线的一些应用包括：

偶极天线广泛用于无线电和电信。
天线可以用作发送天线或接收天线。发送天线用于将电信号转换为电磁波并辐射它们。虽然接收天线用于将电磁波转换成电信号。在双向通信中，相同的偶极天线可用于传输和接收。
无线电和电视接收器中使用半波偶极天线。
折叠的偶极天线用于yagi-UDA天线，用于使用Z的平衡线进行地面电视（TV）接收_0.=300Ω，因为折叠的偶极天线具有高输入阻抗，因此它与传输线的阻抗易于匹配。
折叠的偶极天线用于宽带操作，例如FM和TV（电视）广播。
VHF和UHF天线用于沿海地区的土地移动通信，公共安全，公共交流和工业应用。
FM偶极天线用作FM广播接收天线，用于FM广播带88 MHz至108 MHz。
抛物线反射器天线通常用于卫星通信，射频天文学，以及各种类型的无线电通信链路。