[科普中国]-全波长偶极子

定义

全波长偶极子是长度为一个波长的偶极子。

全波长偶极子的特点全波长偶极子是宽频带微波天线的基本元件。它的特点是辐射电阻较大，谐振曲线相当平坦，它的输入阻抗变化范围大，并由其长度与直径之比所决定。此比值愈小，则输入阻抗愈小带宽愈大。由于它的中心点为电压节点，因此可用金属柱放在中心来作支撑。全波长偶极子有许多实用结构(如图)。除了断面是圆的或流线型(为了水平安装时可减小风阻)的平衡或不平衡馈电的管式偶极子外，还有各种扁平偶极子。

图：全波长偶极子结构示意图

不同偶极子的对比不同的偶极子天线其特性随相对长度L/λ改变。赫芝偶极子天线1增加一个波长时，对辐射图形影响较小。半波长偶极子增加一个波长时，其增益仅约增加10%，全波长偈极子增加一个波长时，其增益增大75%。偶极子的输入阻抗比增益的变化大得多。短于半波长的偶极子，其输入阻抗为小的容性阻抗；半波长偶极子的输入阻抗为纯电阻(约70Ω)，长于半波长的偶极子，输入阻抗开始变为感性，但当L/λ=1时，又为纯电阻，但其阻值有较高的数量级，如下图所示。半波偶极子中心点电流最大，全波偶极子中心点电压最大。

谐振偶极子的长度和输入阻抗与其导线粗细有关。只有在其长度远大于直径时，才会在L=λ/2和L=λ时谐振。

图：偶极子输入阻抗的轨迹

三种波长偶极子辐射图及最大增益图：偶极子天线的辐射场图

短偶极子天线的最大增益是1.5，半波长偶极子天线的最大增益是1.64，全波长偶极子天线的最大增益是2.41

不同波长偶极子辐射电阻图：偶极子天线的辐射电阻

不同波长偶极子天线的输入阻抗短偶极子天线有很小的输入阻抗，例如：如果L=λ/10，输入阻抗大约为4Ω，对于半波长偶极子天线，输入阻抗为73.1Ω，而对于全波长偶极子天线，输入阻抗很大，但不是无限大，它显著的受导线的直径的影响。