半波对称振子与馈线的匹配
天线与馈线的连接[最新]
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天线与馈线的连接天线与馈线的连接,是安装天线时十分重要的问题。
若连接不正确,将直接影响接收效果。
其连接方式,取决于天线中有源振子的形状和馈线的种类。
一般常用的有下列情况。
1、天线的有源振子为半波折合振子(阻抗300Ω)连接馈线采用300Ω扁平馈线时,其连接方式最简单,即将馈线的两根导线分别接在有源振子中间开口处即可,如图1所示。
如果采用75Ω同轴电缆作连接馈线,其连接方式需要把半波折合振子333Ω阻抗变换与同轴电缆75Ω匹配。
方法是载取1/2波长的同轴电缆制作成U 型变换器,如图2所示。
先将1/2λ的同轴电缆中间芯线的两端,接在半波折合振子天线的开口处,其外层屏蔽网相连;主馈线的芯线接天线开口处的任一端,其屏蔽网连接U形变换器的屏蔽网。
2、天线的有源振子为半波振子(阻抗75Ω)当馈线采用300Ω扁平馈线时,需进行阻抗变换,方法是用1/4波长的扁平馈线两根制成阻抗变换器,接法如图3所示。
当馈线采用75Ω同轴电缆时,就只需要进行平衡-不平衡转换,可采用75Ω同轴线作U形变换器,接法如图4所示。
取一根1/2λ的同轴电缆,将两端接于天线开口处并将外层相连好;再在U形变换器1/4λ处截断,其主馈线的芯线接在1/4λ处的同轴线芯线,其外层屏蔽线接在3/4λ处的同轴线芯线。
此外,还可用双孔磁心制作。
其制作方法见图5(a)、(b)所示。
双孔磁心阻抗变换器的突出优点是体积小频带宽,缺点是抗干扰能力与选择性差。
天线与馈线匹配中的平衡与不平衡变换很多天线如半波振子天线、折合振子天线、环行天线等都是平衡馈电的,它们都有两个馈电点,它们都有个特点:两个馈电点的信号电压(或电流)的相位是互为反相的。
而主馈电缆常常都是用同轴电缆,同轴电缆属于不平衡(不对称)馈线,其内导体是馈电点,而外导体是地线点,不参与馈电。
所以就算天线的特性租抗与同轴电缆相同也不能直接连接,否则,会破坏天线的对称性,使天线两臂上的电流大小不等,这种不平衡性会改变天线的方向图,使之成为不对称的方向图,从而使馈线可能接收到各种干扰波和使馈线与天线失配。
半波振子天线宽带阻抗匹配设计中的加罩法

第28卷第1期杭州电子科技大学学报V ol.28,N o.1 2008年02月Journal of Hangzh ou Dianzi University Feb.2008 半波振子天线宽带阻抗匹配设计中的加罩法陈丹凤,官伯然(杭州电子科技大学天线与微波技术研究所,浙江杭州310018)摘要:该文提出了一种加天线罩来实现半波振子天线宽频带阻抗匹配的方法。
首先,以半波振子天线为研究对象,用电磁仿真软件对单层以及B-夹层罩壁结构进行仿真,其结果验证了方法的正确性。
在此基础上,设计了一种C-夹层天线罩罩壁结构。
所设计的C-夹层天线罩具有结构强度高、透波性能好、对天线辐射特性影响小等特点。
半波振子天线外加所设计的天线罩后带宽性能好,能在宽频带范围内实现阻抗匹配,适用于第三代移动通信系统。
关键词:半波振子;宽带阻抗匹配;天线罩;移动通信中图分类号:T N821 文献标识码:A 文章编号:1001-9146(2008)01-0028-040 引 言在移动通信系统中,空间无线信号的发射和接收都是依靠天线来实现的。
而半波振子天线是最经典,也是目前应用最广泛的天线。
如果将天线暴露在自然环境中,必然会减小天线的寿命,甚至导致天线工作不稳定。
因此一般将天线放置于天线罩内。
一个设计优良的天线罩除了具有保护性、可靠性外,还能进一步改善天线性能。
至今应用的第二代移动通信系统的使用频段较低,可以忽略介质罩对天线性能的影响;而对于第三代移动通信系统,例如I MT-2000,其频段达到2G H z左右,需要考虑加罩对天线各指标的影响[1]。
对于移动通信领域的天线罩来说,罩壁结构位于天线近场区,主要研究天线罩对驻波比、辐射方向图等指标的影响[2]。
现代通信要求天线具有宽频带高增益特性,要想拓宽天线的带宽,必须采取匹配措施。
匹配的好坏直接影响天线的驻波比和增益[3]。
而现行的方法一般都采用设计匹配网络的方法。
本文提出了一种用天线罩实现半波振子宽带阻抗匹配的方法。
半波对称振子天线设计基础理论

半波对称振子天线设计基础理论
半波对称振子天线是一种常用的天线类型,具有较宽的频带、良好的方向图和极佳的输入驻波比性能。
其基础理论如下:
1. 振子长度:半波对称振子的长度为1/2波长,即L = λ/2。
当振子长度为半波长时,天线的辐射阻抗达到50Ω,从而与50Ω的传输线匹配。
2. 振子宽度:振子宽度一般为1/100-1/20波长。
振子宽度越大,天线的频带宽度越宽,但方向性较差。
振子宽度越小,则天线的频带宽度较窄,但方向性较好。
3. 振子位置:振子的位置一般选在天线的中心处。
当振子偏离中心时,方向图会产生副瓣。
4. 地面平面:半波对称振子天线需要一个地面平面作为反射面。
地面平面越大,天线的方向性越好。
5. 带宽:半波对称振子天线的频带宽度一般为10%-20%。
当频带宽度较宽时,天线的方向性较差,同时还会影响输入驻波比的性能。
6. 输入阻抗:半波对称振子天线的理论输入阻抗为75Ω。
为了与50Ω的传输线匹配,常采用具有阻抗转换功能的馈送系统,如斯密特馈线。
除此之外,半波对称振子天线还需要考虑其他因素,如天线的高度、材料、绝缘子等,以及天线与周围环境的电磁相互作用等。
传输线(馈线)相关定义

馈线(传输线)的基本概念a) 传输线(天馈线)的基本概念连接天线和基站输出(或输入)端的导线称为传输线或馈线。
传输线的主要任务是有效地传输信号能量。
因此它应能将天线接收的信号以最小的损耗传送到接收机输入端,或将发射机发出的信号以最小的损耗传送到发射天线的输入端,同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号。
这样,就要求传输线必须屏蔽或平衡。
当传输线的几何长度等于或大于所传送信号的波长时就叫做长传输线,简称长线。
b) 传输线的种类、阻抗和馈线衰减常数超短波段的传输线一般有两种:平行线传输线和同轴电缆传输线(微波传输线有波导和微带等)。
平行线传输线通常由两根平行的导线组成。
它是对称式或平衡式的传输线。
这种馈线损耗大,不能用于UHF频段。
同轴电缆传输线的两根导线为芯线和屏蔽铜网,因铜网接地,两根导体对地不对称,因此叫做不对称式或不平衡式传输线。
同轴电缆工作频率范围宽,损耗小,对静电耦合有一定的屏蔽作用,但对磁场的干扰却无能为力。
使用时切忌与有强电流的线路并行走向,也不能靠近低频信号线路。
GSM系统所用天馈为同轴电缆。
无限长传输线上各点电压与电流的比值等于特性阻抗,用符号Z。
表示。
同轴电缆的特性阻抗Z。
=〔138/√εr〕×log(D/d)欧姆。
通常Z。
=50欧姆/或75欧姆;D为同轴电缆外导体铜网内径;d为其芯线外径;εr为导体间绝缘介质的相对介电常数。
由上式不难看出,馈线特性阻抗与导体直径、导体间距和导体间介质的介电常数有关,与馈线长短、工作频率以及馈线终端所接负载阻抗大小无关。
一般GSM工程上采用的馈线为口径为7/8 inch;在Alcatl系统的双频小区中DCS1800使用13/8 inch口径的馈线。
信号在馈线里传输,除有导体的电阻损耗外,还有绝缘材料的介质损耗。
这两种损耗随馈线长度的增加和工作频率的提高而增加。
因此,应合理布局尽量缩短馈线长度。
损耗的大小用衰减常数表示。
单位用分贝(dB)/米或分贝/百米表示。
实验一 半波振子天线仿真设计说明

实验一半波振子天线仿真设计一、实验目的:1、熟悉HFSS软件设计天线的基本方法;2、利用HFSS软件仿真设计以了解半波振子天线的结构和工作原理;3、通过仿真设计掌握天线的基本参数:频率、方向图、增益等。
二、预习要求1、熟悉天线的理论知识。
2、熟悉天线设计的理论知识。
三、实验原理与参考电路3.1天线介绍天线的定义:用来辐射和接收无线电波的装置。
天线的作用:将电磁波能量转换为导波能量,或将导波能量转换为电磁波能量。
3.1.1天线的基本功能天线应尽可能多的将导波能量转变为电磁波能量,要求天线是一个良好的开放系统,其次要与发射机<或接收机>良好匹配;(1)、天线应使电磁波能量尽量集中于需要的方向,(2)、对来波有最大的接收;(3)、天线应有适当的极化,以便于发射或接收规定极化的电磁波;(4)、天线应有只够的工作带宽;3.1.2天线的分类(1)、按用途分:通信天线、广播电视天线、雷达天线等;(2)、按工作波长分:长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等;(3)、按辐射元分:线天线和面天线;3.1.3天线的技术指标大多数天线电参数是针对发射状态规定的,定向辐射的能力。
(1) 天线方向图与其有关参数所谓方向图,是指在离天线一定距离处,辐射场的相对场强<归一化模值>随方向变化的曲线图。
如图1所示。
若天线辐射的电场强度为E <r ,θ,φ>,把电场强度〔绝对值〕写成式中I 为归算电流,对于驻波天线,通常取波腹电流I m 作为归算电流; f <θ,φ>为场强方向函数。
因此,方向函数可定义为(,,)(,)260/E r f I rθϕθϕ=式 为了便于比较不同天线的方向性,常采用归一化方向函数,用F <θ,φ>表示,即 式中,f max <θ,φ>为方向函数的最大值;E max 为最大辐射方向上的电场强度;E <θ,φ>为同一距离<θ,φ>方向上的电场强度。
汽车收音机天线的参数

天线的参数短波通信是指波长10 0 — 10米(频率为3 — 30MHZ)的电磁波进行的无线电通信。
短波通信传输信道具有变参特性,电离层易受环境影响,处于不断变化当中,因此,其通信质量,不如其它通信方式如卫星、微波、光纤好。
短波通信系统的效果好坏,主要取决于所使用电台性能的好坏和天线的带宽、增益、驻波比、方向性等因素。
近年来短波电台随着新技术提高发展很快,实现了数字化、固态化、小型化,但天线技术的发展却较为滞后。
由于短波比超短波、卫星、微波的波长长,所以,短波天线体积较大。
在短波通信中,选用一个性能良好的天线对于改善通信效果极为重要。
下面简单介绍短波天线如何选型和几种常用的天线性能。
一、衡量天线性能因素天线是无线通信系统最基本部件,决定了通信系统的特性。
不同的天线有不同的辐射类型、极性、增益以及阻抗。
1•辐射类型:决定了辐射能量的分配,是天线所有特性中最重要的因素,它包括全向型和方向型。
2.极性:极性定义了天线最大辐射方向电气矢量的方向。
垂直或单极性天线(鞭天线)具有垂直极性,水平天线具有水平极性。
3 .增益:天线的增益是天线的基本属性,可以衡量天线的优劣。
增益是指定方向上的最大辐射强度与天线最大辐射强度的比值,通常使用半波双极天线作为参考天线,其它类型天线最大方向上的辐射强度可以与参考天线进行比较,得出天线增益。
一般高增益天线的带宽较窄。
4.阻抗和驻波比(VSWR):天线系统的输入阻抗直接影响天线发射效率。
当驻波比(VSWR)1 :1时没有反射波,电压反射比为1。
当VSWR大于1时,反射功率也随之增加。
发射天线给出的驻波比值是最大允许值。
例如:V SWR为2:1时意味着,反射功率消耗总发射功率的11%,信号损失0.5 dBoVSWR为1 .5: 1时,损失4%功率,信号降低0 .18dE。
二、几种常用的短波天线1.八木天线(Yagi Antenna)八木天线在短波通信中通常用于大于6 MHz以上频段,八木天线在理想情况下增益可达到1 9dB, 八木天线应用于窄带和高增益短波通信,可架设安装在铁塔上具有很强的方向性。
半波振子天线课程设计

半波振子天线课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解半波振子天线的原理,掌握其结构特点及工作原理。
2. 学生能够掌握半波振子天线的阻抗匹配条件,解释其带宽特性。
3. 学生能够运用相关公式计算半波振子天线的辐射电阻、输入阻抗等参数。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并解决实际中半波振子天线的问题。
2. 学生能够设计简单的半波振子天线,并进行性能分析。
3. 学生能够运用仿真软件对半波振子天线进行建模和仿真实验。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对无线电通信及天线技术的兴趣,激发学习热情。
2. 培养学生严谨的科学态度,提高实践操作能力和团队协作能力。
3. 增强学生对我国在通信领域取得成就的自豪感,培养爱国主义情怀。
本课程针对高年级学生,结合学科特点,注重理论与实践相结合。
通过本课程的学习,使学生能够全面掌握半波振子天线的相关知识,提高实际应用能力,培养创新思维和科学精神。
课程目标明确、具体,可衡量,为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 引言:介绍天线的基本概念、分类及在无线电通信中的作用,引出半波振子天线。
2. 理论知识:- 半波振子天线的结构、工作原理和特点。
- 阻抗匹配原理,解释半波振子天线的带宽特性。
- 辐射电阻、输入阻抗的计算方法。
3. 实践操作:- 设计简单的半波振子天线,分析其性能。
- 利用仿真软件(如ADS、CST等)进行半波振子天线的建模和仿真实验。
4. 应用拓展:- 探讨半波振子天线在实际通信系统中的应用。
- 分析半波振子天线与其他类型天线的优缺点对比。
教学内容参考教材相关章节,确保科学性和系统性。
教学大纲明确,包括理论教学与实践操作相结合,进度安排合理。
具体教学内容如下:1. 引言(第1章)2. 理论知识(第2章)3. 实践操作(第3章)4. 应用拓展(第4章)三、教学方法本课程采用多种教学方法,旨在激发学生的学习兴趣,提高学生的主动性和实践能力。
1. 讲授法:教师通过生动的语言、丰富的案例,系统讲解半波振子天线的理论知识,使学生掌握基本概念、原理和计算方法。
(整理)天馈系统基本概念和天线安装规范.

天馈系统基本概念和天线安装规范天馈系统是无线网络规划和优化中关键的一环,包含天线和与之相连传输信号的馈线。
天馈系统的各种工程参数在进行网络优化和规划时的设计是影响网络质量的根本因素。
因此,理解、学习天馈系统的基本知识是非常重要的。
下面就逐一介绍天馈系统的各种概念。
1)天线的基本概念a)天线辐射电磁波的基本原理(基本电振子的场强叠加);当导线载有交变电流时,就可以形成电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长短和形状有关。
在理论上,如果导线无限小时,就形成线电流元,线电流元又被称为基本电振子。
在天线理论中,分析往往都是从基本电振子开始的,因为任何长度的线天线都可以分解为许多无限小的线电流元;而这些天线的辐射场强就是线电流元的场强叠加,因此,天线的辐射能力是随着天线的长度变化而变化的。
根据麦克斯韦方程,考虑线电流元远区场(辐射区)的情况,当两根导线的距离很接近时(左下图),两导线所产生的感应电动势几乎可以抵消,因此此时产生的总的辐射变得微弱。
但如果将两根导线张开(右下图),这时由于两导线的电流方向相同,由两导线所产生的感应电动势方向也相同,因而此时产生的辐射较强。
当导线的长度L远小于产生的电磁波的波长时,导线的电流很小,因而所产生的辐射也很微弱.;而当导线的长度增大到可与波长相比拟时,导线上的电流就显著增加,此时就能形成较强的辐射。
我们把能产生较强辐射的直导线称为振子。
当两根导线的粗细和长度相等时,这样的振子叫做对称振子。
当振子的每臂长度为四分之一波长,全长为二分之一波长时,称为半波对称振子(见下图)。
当振子的全长与波长相等的振子,称为全波对称振子。
将振子折合起来的,称之为折合振子。
对称振子是工程中用到的最简单的天线,它可以作为独立的天线使用,也可以作为复杂天线阵的组成部分或面天线的馈源。
对称振子的方向性比基本电振子强一些,但仍然很弱。
因此,为了加强某一方向的辐射强度,往往要把好几副天线摆在一起构成天线阵。
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半波对称振子与馈线的匹配一般的接收设备(如电视机)其输入特性阻抗为75Ω(不平衡式)或300Ω平衡式,半波对称振子的输出是:阻抗为75Ω平衡式,如与300Ω平衡电缆连接则只需考虑阻抗匹配就可以了,我们可利用传输线上距终端λ/4奇数倍处的等效阻抗等于传输线特性阻抗的平方除以终端负载这一特殊性质来进行阻抗匹配,这一特性的数学表达式Zin=Z0*Z0/ZL,式中Z0是传输线(匹配电缆)的特性阻抗,Zin为天线的输出阻抗,ZL为负载(接收设备的输入阻抗)阻抗,半波对称振子与300Ω平行电缆的配接计算如下:先按上式计算出所需电缆的特性阻抗,也即要实现半波对称振子与300Ω平行电缆的配接它们之间必须要插入一条λ/4长,特性阻抗为150Ω的平行电缆,为此,我们利用两条λ/4长的300Ω平行电缆并联即可,接法如图x。
思维稿半波折合振子折合振子天线在实际使用中,馈电振子一般都是采用折合振子的形式,其主要目的是增加天线的带宽,折合振子的结构形成如图jk所示,这种天线的频带特性可以这样来证明:折合振子作为一偶极天线来说,可看作是两个λ/4的短路线相串联,对于谐振频率波长L=λ/4,偶极天线与短路线都没有电抗成分,当加到折合振子上高频电流的频率在一定范围变化时,出现以下2种情况:当频率高于谐振频率时,相当于L>λ/4,偶极天线近似长于λ/4的短路线,其电抗是感性,而此时短路线的电抗是容性,当频率低于谐振频率时,相当于L<λ/4,偶极天线近似于λ/4的开路线,其电抗是容性,而此时短线上的电抗又是感性;故当工作频率了生偏移时,在一定频率范围内,折合振子上呈现的感抗与容抗可以互相补偿,使天线在较宽的频率范围内其阻抗特性的变化不大,这就是折合振子具有较宽频带的原理。
由于折合振子两平行导体具有相位相同,大小相等的电流(即I1=I2)所以其辐射电流为I=I1+I2=2I1,其辐射功率为P=I*I*Rr=(2I1)*(2I1)*Rr(Rr为半波振子的输入阻抗)在折合振子的馈电端的输入功率P =4*I1*I1*Rr= (Rin是折合振子的输入阻抗)由于在馈电端输入的电流实际上为I, 所I=I1,所以Rin=4Rr=4×73.1=300Ω这里我们得到了折合振子输入阻抗是300Ω.是对称半波振子输入阻抗的4倍。
为了解决与75Ω同轴电缆与天线振子的联接,采用长度为λ/2的同轴线做成的相位,阻抗变换装置,即常叫的U形环,可以解决以上两个问题.U形环的结构图jk2如下所示.从图可知,馈电时B点电流经过U形环后,与A点的电流相位差为π(180度),U形环的外导体组成了λ/4的短路线, 使得在A,B点上的阻抗为无穷大,因而外导体上的电流就不会由内表壁流向外表壁到地了,并且U形环还起到了阻抗变换的作用,如果在同轴线芯线上的输入电流为I1,输入电压为V1,则天线两振子上的输入电流分别为I1,而同轴线外导体是接地的,所以A,B两点各自对地的电压都是V1,且A,B两点电压为反相,故此A,B两点间的电压为VA+VB=2V1,在馈电点呈现的阻抗为:R==4V1/I1即采用U形环后,使馈线与天线接触点的阻抗提高了四倍,若采用特性阻抗为75Ω的同轴线馈电,则在馈电点的阻抗为75Ω×4=300Ω,与折合折子能达到较好的匹配.思维稿多元折合振子天线半波振子天线和折合振子天线的增益低,波瓣宽,前方和后方具有相同的接收能力,所以它们只适用于信号强,干扰小的地方,当接收点离电视台较远,信号较弱或信号较强但干扰较大反射波影响较严重时,就要采用多元高增益定向天线了,这就是多元振子天线,又叫八木天线,在有源振子的后面加上反射器,前面加上引向器,就构成多元振子天线,引向振子,反射振子与有源振子加起来的数目就是天线的单元数.多元振子天线的后方波瓣消失,前方灵敏度大大提高,原理如下: 1.反射器对前方P点和后方Q点来的信号的作用右图中的有源振子工作在谐振状态, 其阻抗为纯电阻,反射器则用长度比有振子长5%-15%,而呈现感性.设反射器与有源振子相距λ/4,从天线前方的P点来的电磁波先到达有源振子,并使之产生感应电势e1,感应电流I1.电磁波再经过λ/4的途经才到达反射器,并使之产生感应电势e2和感应电流I2.由于反射器与有源振子在空上相差λ/4的路程,所以e2比e1落后90°,而I2又由于反射器呈现感性而比e2落后90°,故I2比e1落后180°,反射器电流I2产生的辐射场到达有源振子形成的磁场H2又比I2落后90°,即H2比e1落后270°.根据电磁感应定律,H2在有源振子里产生的感应电势e1-2比H2落后90°,结果e1-2比e1落后360°,也就是说反射器在有源振子所产生的感应电势e1-2和原振子的感应电势e1是同相的,天线输出电压是等于e1与e1-2之和,可见反射器使天线接收前主信号的灵敏度提高了,根据类似的推导可知:反射器对后方Q点来的信号有抵消输出的作用.2.引向器的作用引向器比有源振子短5%-10%,其阻抗呈电容性,假设引向器与有源振子间的距离也是λ/4,用同样的方法可以推导出下述结论:引向器对前方来的信号起着增强天线输出信号作用.综上所述,反射器起着消除天线方向图后瓣的作用,反射器和引向器都具增强天线前方灵敏度的作用。
思维稿业余制作抛物面天线的要点---抛物面天线的F/D与馈源的辐射方向角Q的关系 F/D(F是抛物线的焦点,D是抛物线的口径)与馈源的方向角Q是从属关系,也就是说只有馈源的方向角确定以后才能确定你所要制作的抛物面天线的直径及焦距。
作为一个业余爱好者只知道F/D=0.3--0.5是不够的,如何才能使一条天线与馈源的配套即采用合适的F/D,这个问题很重要,它直接影响天线系统的效率及信噪比等。
图1-1所示Q是馈源所固有的,馈源确定了,Q也就确定了。
制作天线首先要决定馈源,只有馈源的方向角为已知,才能按不同的F/D制作不同直径的天线,而不应制作好了天线以后才制作馈源,因为这样一来很难达到理想的效果,必定产生如图1-2或图1-3的情况。
图1-2的情况会使地面反射的杂波进入馈源,而且天线边缘的微波和绕射波也会进入馈源,使得天线接收系统的信噪比减小。
图1-3的情况则会使天线的利用率降低造成人为的浪费而且信号的旁瓣也同时进入了馈源。
F/D与Q的关系是:F/D=1/4*Ctg Q/2。
所以先有馈源方向角再根据你所要制作多少直径的天线而后确定F=D*(1/4*Ctg Q/2),然后根据抛物线方程:X=Y*Y/4F绘制出模。
抛物线天线的口径可用下式计算:一般的折合半波振子馈源(带后反射器)和螺旋馈源的方向角是100度左右。
思维稿十字型发射天线的配接在一些中小功率的高频发射设备中,通常都采用多层十字型半波折合振子发射天线。
这种天线的特点是结构简单架设方便,其缺点是增益较低且带宽相对较窄,在这里以双层十字型天线为例说明一下其配接原理。
图1为此种天线的结构图,我们知道一个半波振子的输入租抗为平衡式300欧,而发射设备的输出阻抗常为50欧不平衡式,所以首先要将折合振子的300欧平衡变换成75欧不平衡式(变换原理可参考我以前所发表的有关文章),然后将两条长度为λ(波长)的75欧同轴电缆(称分馈线)将上下两层东西向的振子和用两条长度为λ+λ/4的75欧电缆将上下两层中南北向的振子联结成一个节点1(如图2所示),节点1的阻抗为75/4=18.75欧,由于发射设备的输出阻抗为50欧,所以还必须进行阻抗变换,我们利用这个公式进行计算,式中Z0为所需的λ/4长度的匹配电缆特性阻抗,Z1为节点1的阻抗,Z2为发射设备的输出阻抗(节点2)。
计算得为此我们可以用一条长度为λ/4的50欧电缆和一条同样长度的75欧电缆并联来近似代替。
为何东西向和南北向的分馈线要相差λ/4呢?这是为了在水平面内使电磁波得到均匀的辐射,如分馈线的长度一样其在水平面内的辐射图如图3,从图中可见其辐射场在西南,东北,东南,西北的方向上是较弱的,如果南北向的振子与东西向的振子在馈电上相差π/2的相位,那末其形成的辐射场是一个旋转磁场,其辐射图如图4所示,从图中可见辐射场在全方位上都比较均匀了。
根据传输线的原理要产生π/2的相位差只需将某一方向上(如南北向)的分馈线增加λ/4就可以了,这就是为何南北向和东西向分馈线相差λ/4的原因。
思维稿天线驻波比的测量方法在天线系统中,天线与设备配接是否良好我们常常用一个称为驻波比的参数对其衡量,当驻波比为1的时,表示此天线系统匹配良好没有反射,如此数越大则意味着匹配状况越差,系统中存在越大的反射波。
那末如何测量天线的驻波比呢?在这里我向大家介绍一种较为简易的办法。
要测量驻波比需要一台扫频仪,接法如图2-1,先将馈线的终端(近天线系统一端)短路,此时由于扫频仪输出的信号在馈线的终端形成全反射,观察其全反射波形如图2-2曲线的最大幅度为a,然后将天线接入馈线的终端,此时扫频仪上在工作频率范围内观察到的最大幅度为b如图2-3,先求出反射系数P=b/a,然后可用式S=1+P/1-P求出驻波比,式中的S表示驻波比。
思维稿电缆的电长度在传输线中常用一个称为电长度的参数(单位:MHZ)来衡量电缆的电气性能。
工厂生产电缆时,因为制造工艺的关系,使得每一批的电缆的电气指标都存在着差别,比如同是一段物理长度一样的两条电缆,对同一个高频信号来说它反映的电性能就不一样,因此就引入了一个电长度的概念。
它反映了在一段单位物理长度内,电缆对某一频率信号所表现出来的特性。
在制作发射天线的馈电系统中,此项参数尤为重要。
例如在我发表的“双层十字型发射天线的配接”一文中的各分馈电缆,在物理长度一样但电长度不一样的情况下,分馈线的实际阻抗就会产生偏移且会引起附加相移,使得整个天线系统难以做到很好的配接。
那么如何去检测一段电缆的电长度呢?具体方法是这样的,例如发射天线工作的中心频率为F,其对应的波长为λ,截取一根物理长度为λ/2的电缆将它的终端短路,使它对信号形成全反射,用扫频仪进行测试,调节扫频仪输出的中心频率使扫频仪屏幕上产生一个下陷的波形(如图L所示),这个下陷波就是电缆的反射波形。
从长线理论中我们知道,终端短路的传输线对于某一频率信号来说,离终端λ/2处,它的反射波电流幅值最大,所以此时图中的A点(即波峰处所对应的频率)就是这根电缆的电长度。
如A点处的频标所指示的频率等于F,就说明此电缆的电气性能达标,如不等F,则说明电缆的电气性能存在着差异,如用此电缆作天线系统的分馈线时,就必须要对其(物理长度)进行修正。
对于特性相同的电缆来说,当它的物理长度相同时,它们的电长度也相同;当它的特性不等时,电缆的物理长度相同而它们的电长度不相同,所以我们可以用电长度这个指标来衡量电缆性能的一致性。