不對稱天線
正文
從饋電點將天線分為兩半,如果這兩半的幾何結構形式或尺寸不完全相同,則該天線稱為不對稱天線。例如單根長導線天線,倒V形天線,盤錐天線等皆是。其中典型的不對稱天線為不對稱偶極天線和單極天線。一般說來,諧振式不對稱天線的臂長不超過一個波長,因此,用矩量法等近似計算方法來計算其電流分布、阻抗和方向性是可行的(見線天線基本理論)。在工程上還可套用一些更為簡便的方法,例如不對稱偶極天線可套用與其兩臂分別相等的兩對稱偶極天線的輸入阻抗的平均值來估算它的輸入阻抗。不對稱偶極天線是飛機上某些天線(如尾端帽形天線、翼端帽形天線和拖曳天線)的原型。圖1是長度為一個波長、饋電點距一端為四分之一波長的不對稱偶極天線的電流分布和E面的方向圖,H面的方向圖是一個圓。 若偶極天線的一臂長度為零並將饋電點直接接地,另一臂垂直於地面架設則構成單極天線。如果地是無限大理想導電平面,則在分析單極天線的電參量時可採用鏡像法求得電參量。例如,單極天線的輸入阻抗等於對稱偶極天線的一半,其方向圖也是相同的,如圖2。當天線高度低於0.625λ時(λ為工作波長),最大輻射方向沿地平面,水平平面(H面)的方向圖為一個圓。如果地面尺寸有限,則鏡像理論不再適用。在非理想導電地面上,由於地的導電率是有限的,除會增大天線的損耗外,還將引起輻射波瓣的上翹,這對低仰角輻射不利。 在長、中波波段,可用鐵塔構成天線的輻射體,稱為鐵塔天線或桅桿天線。當天線的h/λ較小時(h為高度),其輻射電阻低,而大地又是天線迴路的一部分,電流流過時會有損耗,因而天線效率較低。此外,天線的輸入電抗很大,天線的Q值很高,因而工作頻帶窄。如果輸入功率較大就容易產生過壓現象。為了解決這個問題,須設法提高天線的輻射電阻並降低其損耗,可以在天線頂部載入以加大頂部對地的分布電容,從而達到增大輻射電阻的目的。圖3是各種頂部載入的單極天線。為了減小非理想導電地面的影響,可在天線底部鋪設或埋設地網,以達到改善地的電導率的目的。地網由15~120根輻射狀導線構成,埋設時不應太深。在短波和超短波波段,單極天線可由金屬棒或管構成,一般截成數節,節間可採用螺接、卡接或拉伸等辦法聯接,此時又稱為鞭形天線。由於超短波的波長較短,單極天線可得到較高的輻射效率,地面可用幾根輻射狀的棒或直接由金屬面構成。由單極天線演變可得各種型式的不對稱天線(圖4)。