[科普中国]-鞭形天线

鞭形天线一种简单的垂直天线。因外形多为鞭形，故称。短波、超短波电台进行移动通信最常用的天线。其长度一般为工作波长的四分之一左右。为了便于携带，其结构多为接杆式、拉杆式或蛇骨式等类型，可以拆卸、伸缩或弯曲折叠。主要优点是：结构简单，使用方便，全方向性，机动性好，适于运动中的无线电台使用。军用步谈机、电台车、坦克电台和舰艇电台等都配有制式的鞭形天线。1

鞭形天线的等效图可用图1表示。由等效图可以看出，天线实际上是LC回路。与一般的LC回路不同的是，天线的电感与电容是分布在天线的各个部分，而一般的LC回路电感和电容都是集中的，因此也把天线称为开路的LC回路。当高频电压接入天线后，天线内即有高频电流流过，在天线的周围就会产生交变的电场与磁场，由于天线是开路的LC回路，使电磁场的变化暴露在空间，电场与磁场的交替变化就会由近而远她向外传播，形成电磁波。

与一般的LC谐振回路一样，天线也有它的自然谐振频率。鞭形天线的谐振频率波长等于4倍的天线长度L，即=4L。实际使用时，天线长度必须等于发射频率波长的1/4，才能从输出级得到最大的功率，同时也起到较好的滤波作用。

式中，为波长；v为波速，电磁波波速为30万千米/秒；为频率。对于27MHz的发射电路，=11.1m，故天线长度。这样长的天线在使用中是很不方便的，因此采用加感的办法，即在天线中串入一段电感，称为加感天线，加感后的天线在维持谐振频率不变的情况下能使天线长度缩短。加感的部位有两种，一种是加在天线的底部，另一种是加在天线的中部。加在中部在制作上有一定困难，但发射效率较底部加感要高；而底部加感则制作容易，只要把电感线圈安装在印刷电路板上即可，因此在很多小型遥控中常采用这种办法。

鞭形天线在天线指向的方向上是电磁波辐射的“盲区”，使用时不应将天线指向受控目标。2

为了使天线能从输出级取得最大的功率，同时具有较好的滤波效果，必须对天线进行调试。调试工作与功放输出级相类似，分为“调谐”和“调整”。“调谐”是使天线回路谐振在发射频率上，其手段是调节天线的长度或加感线圈来达到目的。“调整”指调节输出级LC回路与天线回路的耦合程度，使天线的等效谐振电阻与输出级的临界负载电阻相匹配。

鞭形天线对周围环境的变化很敏感，例如操纵者手持发射机的姿态不同、发射机距地面的高度不同、天线邻近物体的不同（例如有人或没人）等等，都将引起天线等效阻抗的变化，从而引起天线回路的失谐，使发射功率降低。因此调试天线时，最好尽量接近使用环境，以求得接近实际的效果。调试时，至少应监测两个指标以观察调试效果，其一是在电源回路中串入一个电流表用以观察发射管的集电极电流，其二是在天线附近放置一个场强计用以观察发射的强度（只能作相对比较）。具体调试步骤如下。

（1）先减小天线与输出级LC回路的耦合，具体办法是把LC回路的初级与次级距离拉大。

（2）词天线的长度（若有加感则把天线拉出最长，调电感），观察场强计及电流表指示的变化。随着天线的谐振，电流表指示应增大，场强计指示出现峰点，这时即认为天线长度（或加感线圈的电感量）已合适。

（3）加大天线与功放级输出LC回路的耦合（将LC回路的初次级距离移近），随着耦合的逐渐加大，功放级从过压状态移向临界状态，电流表及场强计指示再度增大，直至场强计指示出现峰点。这时若再继续加大耦合，辐射功率将减小，场强计指示不增反减。

加感天线在接入电路调试前，如有条件的话可先用扫频仪进行初步调试。扫频仪的输出信号经过一个100Ω左右的电阻接到天线底部，扫频仪的Y轴输入端经过检波探头也接到天线底部，根据扫频仪的频标指示，粗调电感的电感量，使天线谐振于发射机工作频率。从扫频仪的显示屏上观察，曲线凹陷最深的地方就是天线谐振的频率。2