[科普中国]-同相水平天线

同相水平天线由同相馈电的水平对称振子组成的边射式平面天线阵，为了保证单向的辐射和接收，在阵面的一侧设置反射面。

同相水平天线是一种在短波中广泛使用的天线阵，它是由层间距约为1/2波长，列间距约为1/2波长或1波长的多层多列全波或半波振子组成的。这种天线的最大辐射功率为500千瓦载波并加100%调幅1。

简介同相水平天线是短波广播使用得最广泛的一种天线。它是由多层多列的全波或半波振子组成的天线阵。层间距约为1/2波长，列间距约为1/2波长（半波振子）或1波长（全波振子）。正向发射时以等幅同相电流向每对振子馈电。水平方向图由每层之振子数确定，振子数越多方向性越强；垂直方向图由层数及最低层离地高度确定，层数越多方向性越强。以不同长度的分馈线向各列或各层振子馈电，使各振子之馈电电流相位变化而幅值不变，可使天线的发射主向左右偏移，或使主向上下移动。采用措施展宽天线带宽，可用频率最大值与最小值之比可达2。这种天线最大辐射功率为500千瓦载波并加100%调幅。为实现单向辐射，在天线阵后0.25波长处安置反射幕，此幕可以由略大于天线阵的导线栅网构成，导线平行于振子，导线间距小于0.1波长；也可用与天线阵相同之振子阵构成，其主馈线连接位置可调的短路棒。为展宽频带，振子常用笼形振子2。

这种天线可用于短波干线通信或广播和米波警戒雷达等。

结构同相水平天线也叫宽波段幕型天线它属于短波天线，其基本构成为：①钢结构桅杆，②钢材质拉线，③发射，④反射幕等组成3。

同相水平天线使用多个相同对称振子（全波振子或半波振子），在矩形平面内平行排列成M层N列，层间距离为0.5λ0（λ0为设计波长），列间距离为λ0或0.5λ0。相邻两层的振子用双线交叉连接，以便向各层振子同相馈电。从左到右，成对两列振子（作为一组）在最低层分别用列分配馈线相连，成对两组又分别用列分配馈线相连，最终合为一条主馈线连接发射机或接收机，列数为2、4或8等，各列分配馈线连接时严格对称，以保证向各列振子同相馈电。每列各层振子电流等幅，各列振子电流也等幅。也可使各列振子电流从内向外幅度递减，如按道尔夫－切比雪夫法设计最优振子电流分配并特殊设计分配馈线，可降低边瓣电平。为了获得单向辐射，在阵面后0.25λ0处平行装置另一完全相同的反射振子阵，其主馈线连到位置可调的短路棒，借以调整反射阵电流；或者在天线阵后0.25λ0处装置略大于阵面的导线栅网，导线平行于振子轴，线间距离小于0.1λ0。整个天线可用吊索架在两直立支柱间，振子轴平行于地面。用于雷达时，反射栅网架在中央支柱上，每个振子在馈电口用在网上短路的双线棒固定在栅网上，天线连同支柱装在可作360°旋转的转盘上。

性能同相水平天线为定向天线。如不计地面影响，最大辐射在边射方向，方位平面和俯仰平面方向图分别取决于阵面的水平和垂直方向的电尺寸Dλ=D/λ（D为实际尺寸，λ为波长），Dλ越大，则主瓣越窄。各振子电流等幅时，零功率和半功率宽度分别近似为115°/Dλ和51°/Dλ。平坦地面对方位平面方向图无影响，但使俯仰平面方向图的最大指向上仰（Hλ为阵面中点对地面的电高度）。输入阻抗是主馈线终端阻抗。设计阻抗变换器使主馈线行波系数在0.5以上。单层天线维持满意的方向性和其他性能指标无显著变坏的工作频带约为0.9～1.5λ0，双层天线约为0.9～1.2λ0，四层天线约为0.95～1.08λ0。波长改变较大时应调整反射阵中短路棒位置和所有可调匹配设备。

影响工作频带的主要因素是频率变化时不再使天线各振子电流同相。列分配馈线为对称连接，能保证同相馈电。改层分配馈线为对称连接，即从上到下每列的每两层用双线不交叉连接成为一组，再用双线对称连接两组，最终与列分配馈线对称连接，就可使工作频带略为增宽。如单振子采用低特性阻抗结构，馈线系统采用特殊设计，可缓和输入阻抗对频率的变化，使频带进一步加宽。

相关名词广播发射天线广播发射天线将发射机输出的射频能量转换为电磁波能量，并辐射到空间去的装置。最基本的天线就是两根终端开路且张开的导线，它与发射机的输出相连接，便可在其张开处向四周辐射电磁波。

中波采用电长度等于1/4波长（指张开的导线长度是载波频率的波长的1/4，或略大于1/2波长的垂直极化天线（天线与地面垂直）。前者用于小功率电台，后者用于大功率电台，也称抗衰落天线。由于中波天线高，多采用自立式的铁塔本身作为天线辐射体。

短波天线多采用同相水平天线阵（天线与地面平行），它由多个半波振子（电长度为1/2波长的天线单元）组成。有很强的方向性。

超短波天线（调频及电视广播用）采用鱼骨形、环形、蝙蝠翼天线等4。

天线天线是辐射或接收无线电波的装置。是通信、雷达、电子对抗和导航设备的重要组成部分。通常由金属导线（杆）或金属面网组成。用于辐射无线电波的天线称为发射天线，它把发射机送来的交变电源能量转换为空间电磁波能量。用于接收无线电波的天线称为接收天线，它把从空间获取的电磁波能量转换为交变电波能量送给接收机。配有双工器的天线，既可作为发射天线，也可作为接收天线。天线形式很多，可按用途、频率、结构形式分类。长、中波天线通常使用T形、倒L形、伞形天线等；短波天线通常用的有双极、笼形、菱形、对数周期、同相水平天线等；超短波天线通常用的有引向天线、螺旋天线等；微波天线通常使用面天线，如喇叭天线、抛物反射面天线等。移动电台多使用水平平面为无方向性的天线，如鞭形天线等。此外，采用有源器件的天线称为有源天线，它可以提高增益，展宽频带，实现小型化。主要用于收信、电子扫描等场合。还有由多元天线阵和信息处理机组成的自适应天线系统，它可以根据接收信号的情况，使最大增益方向自动对准所需的信号方向，以提高通信、雷达等设备的抗干扰能力5。

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何星 - 副教授 - 上海交通大学