[科普中国]-偶极天线

偶极天线一般是园棍式的全向天线，全向天线以水平360度信号覆盖，不同的全向天线有不同大小的垂直方向的发射夹角。

偶极天线亦称“振子天线”、“对称振子”。有对称双臂的线天线1。是一种能产生与基本电偶极子辐射波瓣相似的天线。习惯上是将偶极天线看作两根大小相同的金属辐射构件，在其中心处馈电，天线上的电流分布类似于开路传输线上的电流分布，它的两末端是电流波节2。

简介对称阵子天线结构：对称振子天线由两臂组成，并且天线的两臂由两段等长等粗细导线构成。结构参数：导线的半径为a，长度为l，振子总长为L=2l。两臂之间的间隙很小，理论上可以忽略不计。

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称为半波对称振子。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。

对称振子天线是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波偶极子可简单地独立使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波偶极子天线组成天线阵。

对称振子也存在谐振这一现象：谐振长度总是在整数0.25λ倍处，又略小于0.25λ整数倍处 （波长是自由空间中的波长）。电磁波沿着导线传播速度比自由空间中的速度小，即导线中的波长比自由空间中的波长短。当振子足够粗时，振子上的电流分布除了在输入端及波节点处有区别外，末端电流实际上不为零。这是因为振子分布参数不均匀及导线粗细的影响，使得振子末端具有较大的端面电容，末端电流因此而不为零。这使得振子的有效长度增加，相当于波长缩短，这一实际中存在的现象称为末端效应。

电流分布偶极天线（对称振子）是中点断开并接以馈电源的线性导体。

假设：，这时可忽略端面电流，即只有纵向电流；，忽略间隙内的位移电流所产生的辐射场。

当时，偶极子天线上的电流分布接近于正弦函数分布；

当时 ，偶极子天线上的电流分布近似为：。

振子的终端始终是电流的波节；离终端处为电流的波腹，再经处为电流波节，依次重复；在振子上的电流经过零值时，电流相位改变180°；振子输入端的电流值由电长度决定；振子两臂相对应点的电流相等。

水平偶极天线的架设架设方法水平偶极天线标准情况下的阻抗是73欧姆，图一是标准的设立方法，天线的元件方向成一直线，两边的支柱可利用大楼或其它杆状物如竹竿代替也可以。当您的无线电设备操作的电波频率低时，若要架设一标准的水平偶极天线，就必须在较宽广的平面上来架设。这是都市最大的限制。但是，不一定要作成标准水平偶极天线，也可以驾成倒V型，如此一来面积长度就可以节省很多，同时也只需用到一根中心支柱。

水平偶极天线角度与阻抗的关系水平偶极天线给电部角度为180度时的阻抗是73欧姆；从180度角度开始变窄，它的阻抗也会随之渐渐地下降。150度时是68欧姆，120度时是58欧姆，105时刚好是50欧姆，更窄的角度90度时是42欧姆，60度时刚降列23欧姆。

因此，如果用50欧姆的同轴电缆线作为天线的传输线时，150度的角度是最理想的。图三是水平偶极天线的角度离地高度与阻抗的比较。

当水平偶极天线的角度一样，而天线的地上高度不一样时，也会有可能产生阻抗不同的情形。例如：您的水平偶极天线张开角度为120度时，天线的离地高度是0。56波长、0。73波长、1。15波长时（21MHz的情况是7.95米、1.37米、16.33米），这时候天线的阻抗却降到了50欧姆了。

要想架设一组高效率的水平偶极天线，就必须注意上列事项。除此之外，下列项目也请特别注意：天线元件尽量避免靠近电华配线和电力线。

天线主体四周如果离一般电线太近的话，不但会影响改变天线的阻抗，而且会产生电波干扰。一个波长以上的距离最理想，两者无法兼顾时，也请尽量避免天线元件和电线平行，而且利用一高一低或相互交叉之方式架设。在遇有钢筋水泥大厦、钢铁、和其它金属类的情况下亦有相同之影响，所以也要特别注意。

平衡与不平衡转换器的使用水平偶极天线本身是平衡式（BALANCE），但同轴电缆线准却是不平衡式（UNBALANCE），迎接不平衡式的电缆线列平衡式的天线时，就需要使用到平衡与不平衡转换器，但是一般市售的转换器价格QI却比一组自制的简单偶极天线价格高，在这种情况下，不用转换器也是可以的，只要上述事项都能够注意到，实际使用起来也没有问题。

水平偶极天线在调整时，可以先将天线元件的两端顶留30公分左右垂直悬着，再一边注意看驻波比表,一边一次剪掉3～5公分左右长度，一直到驻波比最低为止，这是最简单的调整方法之一。

架设倒V型水平偶极天线时，最重要的是要注意人身的安全间题。因为当无线电机发射时,水平偶极天线本身会产生高周波电流，而共两端的高周波电压最强。所以，若要架设此天线，请尽量架设在人身触摸不到的地方，这样才比较安全，或者请标示危险注意标志。

一些天线的基本知识在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量（或导波能量）经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。
综上所述，天线应有以下功能：天线应能将导波能量尽可能多地转变为电磁波能量。这首先要求天线是一个良好的电磁开放系统，其次要求天线与发射机或接收机匹配；天线应使电磁波尽可能集中于确定的方向上，或对确定方向的来波最大限度的接受，即方向具有方向性；天线应能发射或接收规定极化的电磁波，即天线有适当的极化；天线应有足够的工作频带。

这四点是天线最基本的功能，据此可定义若干参数作为设计和评价天线的依据。把天线和发射机或接收机连接起来的系统称为馈线系统。馈线的形式随频率的不同而分为又导线传输线、同轴线传输线、波导或微带线等。所以，所谓馈线，实际上就是传输线。

虽然1906年广播实验成功，但在美、苏、法、德、意等国相继正式建立无线电广播电台还是20年代初期的事。中波广播天线型式，初期采用T型、г型和伞型天线，后来采用拉线式或自立式铁塔天线以加强沿地面的辐射，以后又增加顶负荷以降低铁塔的高度，在短波广播方面，引入了短波通信天线，采用水平同相天线阵，适应电离层随昼夜、季节、太阳黑子数周期变化的要求，研制了宽带水平天线阵和行波天线。

30年代，由于雷达和微波技术的发展，喇叭天线、抛物面天线、介质天线、隙缝天线等超短波和微波天线相继诞生。而八木天线于1926年研制成功后，在这一时期开始推广使用，迄今未衰。

第二次世界大战后，以及50年代，电视广播和微波中继等有较大发展，蝙蝠翼天线、带有反射面的各种偶极子天线、潜望镜天线、大功率隙缝天线等诞生。而中、短波天线基本定型。

60年代、70年代，天线技术又有大发展。研制成功双反射面天线、新馈源、波束波导。调频和电视天线也基本定型。微带天线、隙缝天线、有源天线等有所发展。反射面天线的频率复用、正交极化、近场测量、多波束引起的偏焦偏置得到了重视。

80年代，广播电视天线方面出现的新型式不多，而是在匹配装置和方向图控制方面有些新技术问世，特别是在分米波电视发射天线方面的垂直方向图赋形设计，不但能够把辐射能量更合理地覆盖于服务区，且可抑制对邻近地区产生干扰的辐射。在计算方法上，由于计算机技术的发展，出现了适用于天线电参数计算的数值计算方法。用于卫星广播接收的微带阵平面天线开始有商品供应3。

蝙蝠翼天线蝙蝠翼天线是一种正交振子天线，即由二相互正交的对称振子构成，对称振子的馈电电流振幅相等相位差90°，也称旋转场天线。由于振子形似蝙蝠翼故称蝙蝠翼天线。广泛用作米波电视发射天线，水平方向图近似一圆，但天线撑杆直径应保持在0.1至0.15波长间，太粗则水平方向图出现蛙形。输入阻抗约为150欧左右，输入电抗不大于±10欧。蝙蝠翼振子与天线撑杆一般用钢管制成，表面镀锌防腐。这种天线的优点是：在驻波比小于等于1.1时，带宽达25%；功率容量大;振子直接焊接于撑杆上，结构牢固;振子面由水平振子（间距约0.1波长）组成，承风面积较小。其主要缺点是：增加层数以提高增益时，需加粗撑杆，但撑杆直径受水平方向图制约，故很难做到高增益4。

本词条内容贡献者为:

胡启洲 - 副教授 - 南京理工大学