電小天線

電小天線

電小天線是指最大尺寸小於工作波長 1/2π或1/10的天線,電小天線一般只存在於長、中、短波和超短波波段中。

天線結構

電小天線為短振子、小環天線或它們的組合。最大尺寸小於工作波長 1/2π或1/10的天線,也稱小天線。這裡所謂“小”,不同於一般形象,例如,高達數百米、覆蓋上百公頃的長波天線仍屬電小天線,而體積微小的微波和毫米波天線卻不是電小天線。電小天線一般只存在於長、中、短波和超短波波段中。

基本性能

小環天線(見環形天線)和短振子天線性能是相似的。短振子天線的方向圖在子午面上為 8字形,在赤道面上為圓形,無方向性。適當的組合可使所有方向的輻射幾乎相等,即所謂全向輻射。同樣,經過適當組合可以在部分區域中得到橢圓極化、圓極化或線極化,並且還可使極化按一定規律變化,以適應使用中的要求。
電振子也就是線形振子,它有線形對稱的兩臂,因此它的輸入阻抗相當於一小段開路傳輸線,計入調諧電感L,則輸入阻抗Zi可用下式表示

Zi=Ri+jXi

Ri=Rr+RL

Xi=ωL-Z0cotK0le

式中Z0為傳輸線的特性阻抗;le為傳輸線的等效長度;λ為波長;Rr為輻射電阻;RL為損耗電阻。若I代表輸入電流,則I2Rr代表輻射功率,I2RL代表損耗功率(包括導體電阻損耗和各種絕緣損耗)。因此,天線的輻射效率

η=Rr/(Rr+RL)=Rr/Ri

式中;he為有效高度,它小於實際高度ha,更小於等效長度le,若天線為單極子,即天線垂直地安裝在一個大的導電平面上,激勵點在直立天線與導電平面間的空隙處,則頻寬WB為2墹ω/ω0,經計算式中ω0為諧振角頻率。效率頻寬積為

技術指標

效率頻寬積是電小天線的基本指標,這個值應力求更大,故Rr宜大,Z0和F(ω0,le)宜小。綜合考慮這些關係,方可改善電小天線的性能。
單振子的電小天線的效率頻寬積一般低於0.05,因而要得到較寬頻帶就不能不降低輻射效率,補救的辦法是採用多振子結構,可使效率頻寬積成倍地增大,不過橫向尺寸也會加大,但仍屬電小天線的範圍。
電小天線的功率容量有時也是重要的指標。如果容量不夠,天線上的高電壓可以使絕緣破壞,這點對大功率天線特別重要。補救的辦法為降低輸入電抗,因此在設計時應減小Z0,加大le的值。

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