电磁波的辐射12对称振子.PDF

1 天线 1.1 天线的作用与地位 无线电发射机输出的射频信号功率，通过馈线（电缆）输送到天线，由天线以电磁 波形 式辐射出去。电磁波到达接收地点后，由天线接下来（仅仅接收很小很小一部分功率）， 并通过馈线送到 无线电接收机。可见，天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备，没有天线也就 没有无线电通信。 天线品种繁多，以供不同频率、不同用途、不同场合、不同要求等不同情况下使用。 对于众多品种的天线，进行适当的分类是必要的：按用途分类，可分为通信天线、电视天 线、雷达天线等；按工作频段分类，可分为短波天线、超短波天线、微波天线等；按方向 性分类，可分为全向天线、定向天线等；按外形分类，可分为线状天线、面状天线等： 等 等分类。 * 电磁波的辐射 导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力 与导线的长度和形状有关。如 图 1.1 a 所示，若两导线的距离很近，电场被束 缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，如 图 1.1 b 所示，电场 就散播在周围空间，因而辐射增强。 必须指出，当导线的长度 L 远小于波长 λ 时，辐射很微弱；导线 的长度 L 增大到可与波长相比拟时，导线上的电流将大大增加，因而就能形 成较强的辐射。 图 1.1 a 图 1.1 b 1.2 对称振子 对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对 称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半 波对称振子组成天线阵。 两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长、全 长为二分之一波长的振子，称半波对称振子, 见 图 1.2 a 。 另外，还有一种异型半波对称振子，可看成是将全波对称振子折合成 一个窄长的矩形框，并把全波对称振子的两个端点相叠，这个窄长的矩形框 称为折合振子，注意，折合振子的长度也是为二分之一波长，故称为半波折 合振子, 见 图 1.2 b 。 4 长 / 1 波 2 长 / 1 波 4 长 / 1 波 子 振 称 图 1.2 b 图 1.2 a 1.3 天线方向性的讨论 1.3.1 天线方向性 发射天线的基本功能之一是把从馈线取得的能量向周围空间辐射出 去，基本功能之二是把大部分能量朝所需的方向辐射。 垂直放置的半波 对称振子具有平放的 “面包圈” 形的立体方向图 （图1.3.1 a）。 立体方向 图虽然立体感强，但绘制困难， 图 1.3.1 b 与图 1.3.1 c 给出了它的两个 主平面方向图，平面方向图描述天线在某指定平面上的方向性。从图 1.3.1 b 可以看出，在振子的轴线方向上辐射为零，最大辐射方向在水平面上；而从 图 1.3.1 c 可以看出，在水平面上各个方向上的辐射一样大。 图 1.3.1 a 立体方向图 图 1.3.1 b 立体方向图 1.3.2 天线方向性增强 若干个对称振子组阵，能够控制辐射，产生“扁平的面包圈” ，把信 号进一步集中到在水平面方向上。 下图是 4 个半波对称振子沿垂直线上下排列成一个垂直四元阵时的 方向图和垂直面方向图。