偶極子天線
編輯在無線電和電信中,偶極天線或雙合天線是最簡單和使用最廣泛的天線類別。 偶極子是一類天線中的任何一種,其產生的輻射圖近似于具有支持線電流的輻射結構的基本電偶極子的輻射圖,該線電流如此通電以致電流在每一端只有一個節點。 偶極天線通常由兩個相同的導電元件組成,例如金屬線或棒。 在天線的兩半之間施加來自發射器的驅動電流,或者對于接收天線,獲取到接收器的輸出信號。 到發射器或接收器的饋線的每一側都連接到其中一根導體。 這與單極天線形成對比,單極天線由一根桿或導體組成,饋線的一側連接到它,另一側連接到某種類型的地面。 偶極子的一個常見例子是廣播電視機上的兔耳電視天線。
從理論上講,偶極天線是最簡單的天線類型。 最常見的是,它由兩個等長的首尾相連的導體組成,饋線連接在它們之間。 偶極子經常用作諧振天線。 如果這種天線的饋電點短路,那么它將能夠在特定頻率下產生共振,就像彈撥的吉他弦一樣。 在該頻率附近使用天線在饋電點阻抗(以及駐波比)方面是有利的,因此其長度由預期的工作波長(或頻率)決定。 最常用的是中心饋電半波偶極子,其長度剛好低于半波長。 半波偶極子的輻射模式xxx垂直于導體,在軸向方向下降為零,因此如果垂直安裝則實現全向天線,或者(更常見)如果水平安裝則實現弱定向天線。
雖然它們可以用作獨立的低增益天線,但偶極子也被用作更復雜的天線設計中的驅動元件,例如八木天線和驅動陣列。 偶極子天線(或從它們衍生的此類設計,包括單極天線)用于饋送更精細的定向天線,例如喇叭天線、拋物面反射器或角反射器。 工程師分析垂直(或其他單極)天線的基礎是偶極天線,它們是其中的一半。
歷史
編輯1887 年,德國物理學家海因里希·赫茲 (Heinrich Hertz) 使用我們現在所知的偶極天線(具有電容性末端負載)首次證明了無線電波的存在。 另一方面,Guglielmo Marconi 根據經驗發現,他可以將發射器(或傳輸線的一側,如果使用的話)接地,而無需一半的天線,從而實現垂直或單極天線。 對于馬可尼用來實現遠距離通信的低頻,這種形式更為實用; 當無線電移動到更高的頻率(特別是 FM 無線電和電視的 VHF 傳輸)時,這些小得多的天線完全位于塔頂是有利的,因此需要偶極天線或其變體之一。
在無線電的早期,因此命名的馬可尼天線(單極天線)和雙合天線(偶極天線)被視為截然不同的發明。 然而,現在,單極天線被理解為偶極天線的一種特殊情況,它在地下有一個虛擬元件。
偶極變體
編輯短偶極子
短偶極子是由兩個總長度 l xxx小于半波長 (1/2λ) 的導體形成的偶極子。 短偶極子有時用于全半波偶極子太大的應用。 使用下面獲得的赫茲偶極子(一個虛構的實體)的結果可以很容易地分析它們。 比諧振天線(半波長長)短,其饋電點阻抗包括大電容電抗,需要加載線圈或其他匹配網絡才能實用,特別是作為發射天線。
為了找到短偶極子產生的遠場電場和磁場,我們使用下面顯示的赫茲偶極子(無窮小電流元件)的結果,距離電流為 r,與電流方向成 θ 角。
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