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辐射场与方向图
架设在无限大理想导电平面上的单极接地天线产生的辐射场,可直接应用自由空间对称振子的计算公式进行计算[3]:
· (1)
式中Im为波腹电流。将Im=I0/sinβl,θ=90°-Δ,l=h,(I0为输入电流,Δ仰角,h为单极子天线的高度)。代入上式,得:
·
(2)
由F(Δ)可知,水平面的方向图是一个圆,即在方位面内是全向性的。垂直平面的方向图如图2所示。当h逐渐增大时,波形变尖;当h>0.5λ时,出现副辨;在h=0.625λ时,副瓣最大值发生在Δ=60°方向上;继续加大h,由于天线上反相电流的作用,沿Δ=0°方向上的辐射减弱。为此,h应限制在0.625λ之内。在中波波段,为了抗衰落,要求尽可能降低超过55°的高仰角方向上的辐射,为此,h应尽可能大一些。一般情况下,h=0.53λ左右较为适宜。
从图2可以看出:
(1)通常情况下,选用λ/4的单极子天线作为标准天线。其方向图在水平面是一个圆,在俯仰面呈哑铃型分布。而且,其输入阻抗接近于50Ω,易于和常用的特性阻抗为50Ω的同轴线相匹配;其天线的增益为5.15dB。
(2)实际工程中,全向天线还采用一种称作为5λ/8的单极子天线,其增益约为8.15dB,如图3所示。当然,其接地板一般用几个金属杆来等效。同时,为了和50Ω的同轴线相匹配,在天线的底部采用加载线圈来抵消输入阻抗中的容性部分。
(3)如果单极天线的高度取λ/2,它就相当于自由空间的全波振子,理论上说较之h=λ/4时增益要提高1.67dB。但是,这种天线的输入阻抗高,不便于和常用的同轴线联接,为此必须加一个阻抗交换器。 免费论文下载中心 http://www.hi138.com 2.2 电特性
有效高度:有效长度对于单极子天线而言即为有效高度,它可以表示天线的辐射强弱,是直立天线的重要指标。假设天线上的电流为正弦分布,β为传播常数。则依据有效高度的定义:
·
当h<<λ时,亦即?h→0,则式(3)可以简化为: