[科普中国]-偶极子天线

偶极子天线（英语：Dipole antenna或doublet）是在无线电通信中，使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。用作发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；用作接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。常见的偶极子天线由两根共轴的直导线构成，这种天线在远处产生的辐射场是轴对称的，并且在理论上能够严格求解。偶极子天线是共振天线，理论分析表明，细长偶极子天线内的电流分布具有驻波的形式，驻波的波长正好是天线产生或接收的电磁波的波长。因而制作偶极子天线时，会通过工作波长来确定天线的长度。最常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。除了直导线构成的半波天线，有时也会使用其他种类的偶极子天线，如直导线构成全波天线、短天线，以及形状更为复杂的笼形天线、蝙蝠翼天线等。历史上，海因里希·赫兹在验证电磁波存在的实验中使用的天线就是一种偶极子天线。

简介偶极子天线（英语：Dipole antenna或doublet）是在无线电通信中，使用最早、结构最简单、应用最广泛的一类天线。它由一对对称放置的导体构成，导体相互靠近的两端分别与馈电线相连。用作发射天线时，电信号从天线中心馈入导体；用作接收天线时，也在天线中心从导体中获取接收信号。常见的偶极子天线由两根共轴的直导线构成，这种天线在远处产生的辐射场是轴对称的，并且在理论上能够严格求解。偶极子天线是共振天线，理论分析表明，细长偶极子天线内的电流分布具有驻波的形式，驻波的波长正好是天线产生或接收的电磁波的波长。因而制作偶极子天线时，会通过工作波长来确定天线的长度。最常见的偶极子天线是半波天线，它的总长度近似为工作波长的一半。除了直导线构成的半波天线，有时也会使用其他种类的偶极子天线，如直导线构成全波天线、短天线，以及形状更为复杂的笼形天线、蝙蝠翼天线等。历史上，海因里希·赫兹在验证电磁波存在的实验中使用的天线就是一种偶极子天线。1

直天线的理论分析在洛仑兹规范下，任意电流电荷体系在场点r产生的矢势由推迟势公式给出：

其中是推迟时刻。

积分方程法对于一般的偶极子天线，天线上变化的电流会产生辐射场，辐射场也会影响天线上的电流分布。求解一般的偶极子天线产生的辐射场是一个复杂的边值问题。对于导体构成的直天线，设其内部的电场的切向分量为。这样在天线内部，矢势的切向分量满足方程：

将推迟势公式代入，即可得到天线内部的电流密度满足的积分方程：

如果使用单频交流电馈电，利用分离变量法，可以将方程转化为：

该方程被称为波克灵顿（英语：Pocklington）积分方程。它需要在适当的边界条件（如天线末端）下求解。

如果天线由良导体构成，则只在天线中心的空气隙中明显地不为零，而在导体中近似为零，可以用狄拉克δ函数代替。此时满足一维波动方程，具有驻波形式，满足：

待定系数C由边界条件给出。此为海伦(英语：Hallen)积分方程。利用矩量法可以求得两个方程的数值解。1

无线电无线电，又称无线电波、射频电波、电波，或射频，是指在自由空间（包括空气和真空）传播的电磁波，在电磁波谱上，其波长长于红外线光（IR）。频率范围为300 GHz以下，其对应的波长范围为1毫米以上。就像其他电磁波一样，无线电波以光速前进。经由闪电或天文物体，可以产生自然的无线电波。由人工产生的无线电波，被应用在无线通讯、广播、雷达、通讯卫星、导航系统、电脑网络等应用上。

无线电发射机，借由交流电，经过振荡器，变成高频率交流电，产生电磁场，而经由电磁场可产生无线电波。无线电波像磁铁，有同性相斥、异性相吸的现象。同类电子会互相排斥，因此当无线电波射出时，会将前方电波往前推，当连续电波一直射出来时，电波就会在空气中传播。

无线电技术是通过无线电波传播信号的技术，其原理在于，导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。通过解调将讯息从电流变化中提取出来，就达到了资讯传递的目的。

麦克斯韦最早在他递交给英国皇家学会的论文《电磁场的动力理论》中阐明了电磁波传播的理论基础。他的这些工作完成于1861年至1865年之间。

海因里希·鲁道夫·赫兹在1886年至1888年间首先通过试验验证了麦克斯韦尔的理论。他证明了无线电辐射具有波的所有特性，并发现电磁场方程可以用偏微分方程表达，通常称为波动方程。

1906年圣诞前夜，范信达在美国马萨诸塞州采用外差法实现了历史上首次无线电广播。范信达广播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗诵《圣经》片段。位于英格兰切尔姆斯福德的马可尼研究中心在1922年开播世界上第一个定期播出的无线电广播娱乐节目。1

天线天线是一种用来发射或接收无线电波的设备，广泛而言为电磁波的电子元件。天线应用于广播和电视、点对点无线电通讯、雷达和太空探索等系统。天线通常在空气和外层空间中工作，也可以在水下运行，甚至在某些频率下工作于土壤和岩石之中。

从物理学上讲，天线是一个或多个导体的组合，由它可因施加的时变电压或时变电流而产生辐射的电磁场，或者可以将它放置在电磁场中，由于场的感应而在天线内部产生时变电流并在其终端产生时变电压。1

本词条内容贡献者为:

李嘉骞 - 博士 - 同济大学