天线课件6教材

第6章常用线天线及馈电

6.1单极天线6.2半波折合振子6.3引向天线6.4电视发射天线6.5圆极化天线6.6天线的馈电6.1

单极天线

单极天线的型式:鞭状天线(短波和超短波波段);

垂直接地天线(长、中波波段);

印刷单极子天线（移动通信）。单极天线在上半空间的辐射场与等效的对称振子相同

对称振子（双极天线）

6.1.1鞭状天线

鞭状天线的电高度通常小于0.7，故最大辐射方向沿理想导电平面，且在理想导电平面上辐射的场垂直于导电平面，是一种垂直极化天线。1.鞭状天线的电性能

（2）极化（1）方向性图与自由空间对称振子的方向性图一样，但只取上半空间。（3）有效高度和输入阻抗

有效高度定义：假想有一个与理想导电平面垂直的等效天线，其均匀分布的电流等于鞭状天线的输入电流，它在最大辐射方向的场强与鞭状天线的相等，则该等效天线的长度就称为鞭状天线以Iin为参照的有效高度。

鞭状天线上的电流分布鞭状天线以Iin为参照的有效高度为

结论1：鞭状天线的有效高度等于其等效对称振子有效长度的一半。当时，结论2：当鞭状天线高度时，其有效高度近似等于其实际高度的一半。

结论3：鞭状天线的输入阻抗是等效对称振子输入阻抗的一半。

Iin（鞭状）=Iin(对称振子）Vin（鞭状）=Vin(对称振子）/2结论：鞭状天线的辐射电阻等于其等效的对称振子的辐射电阻的一半。当h=

/4

时，其等效的对称振子为半波振子，故鞭状天线的辐射电阻为（4）辐射阻抗和方向性系数已知以IM做参照的对称振子的辐射电阻为鞭状天线的辐射电阻鞭状天线的辐射电阻结论：鞭状天线的方向性系数是等效对称振子方向性系数的2倍。

物理解释：在最大辐射场强相同的情况下，鞭状天线所需的辐射功率只是等效对称振子辐射功率的一半。当

h

<<

时辐射场的有效值为

鞭状天线在最大辐射方向（沿理想导电平面）的辐射场振幅值为当天线很短（

h

<0.1

）时,已知天线在最大辐射方向的辐射场振幅值为

鞭状天线上的电流近似为纯驻波分布，其顶端电流为零，且顶端附近电流近似为三角形分布，故有效高度he较低，辐射电阻较小，效率较低。2.加顶负载

加顶负载可增加鞭状天线的有效高度。

感抗越大，则加感点以下电流增加量越大，这对提高有效高度有利；但当电感过大时，增加了重量，且线圈的电阻损耗也加大，会使天线效率降低。感抗应适中。3.加电感线圈加感线圈可以部分抵消该点以上线段在该点所呈现的容抗，使该点总电抗减小，电流增大，使该点以下线段的电流分布趋于均匀。

加感线圈对加感点以上线段的电流分布并无改善作用。

加感点的位置距顶端越近，电流分布改善的长度越长。但是靠近顶端容抗较高，所需感抗较大，电感的重量和损耗增大，所以加感点位置应适当。通常选择加感点位置距天线顶端（1/3~1/2）h处。4.螺旋鞭状天线

天线加载方式：集中元件加载，分布元件加载。螺旋线圈的直径D<0.18

。集中元件加载：加顶负载：容性加载；

加电感线圈：感性加载。分布元件加载：螺旋鞭状天线，相当于将加载的电感分布在鞭状天线的整个导线上。（2）是一种慢波结构。（3）与直金属棒鞭状天线相比，螺旋鞭状天线的长度可以缩短2/3或更多。（1）辐射场的方向性与直金属棒鞭状天线一样。广泛应用于短波和超短波的小型移动通信电台中。特点：（1）等效半径较粗，平均特性阻抗较低；

6.1.2套筒天线

套筒天线阻抗带宽较宽的原因：（2）辐射器与其镜像构成一段开路线，而套筒与其镜像构成一段短路线，两者的输入电抗性质相反，具有互补性。为了使等效馈电点落在电流变化较小处，套筒的长度通常是鞭状天线长度的1/3~1/2。开式套筒天线:用靠近内导体两侧的两根导线来代替套筒。倒L形天线（ILA，Inverted-LAntenna）

（1）当水平臂长l很短时，其辐射能力很低，与鞭状天线加顶负载的作用相同，对天线方向性影响不大。

6.1.3倒L形天线和倒F形天线水平臂的作用:改善垂直部分电流分布，提高辐射效率，同时也会参与辐射。（2）当水平臂长l较长,而h较高时，水平臂相当于对称振子的一个臂，对高空有一定的辐射，此时天线的垂直部分和水平部分均产生辐射，称为复合天线。（3）水平臂长l较长,而h较低时，水平臂受其地面负镜像的影响对高空辐射很弱，天线沿地面方向辐射最强。图(a)所示的倒L形天线(ILA)是一个电容加载的短单极天线，加载水平部分的长度比单极子自身的长度大得多，通常大约为四分之一波长。图(a)的变形形式——图

(b)称为倒F形天线（IFA,Inverted-FAntenna），它是在ILA垂直单元的顶端反方向再加一倒L。

IFA的输入阻抗便于用附加的倒L调节，可以调整到与负载相匹配的数值而不用另加匹配电阻，故应用广泛。

将IFA的导线改为平板（图(c)所示），增加阻抗带宽。

ILA和IFA由垂直部分和水平部分组成的，故辐射场具有垂直极化和水平极化两种分量，而且这类天线属于低轮廓天线，因此在便携式通信设备中得到广泛应用。图(d)：一种运用PIFA结构构成的手机天线示意图。PIFA（PlannarInvertedAntenna）双频手机单极天线WLAN陷波UWB天线双频WLAN天线

6.1.4单极天线在移动台中的应用移动台天线：相对固定台而言，其位置随时都在变化，因此要求其在水平面内大致是无方向性的，垂直面内的方向性尽量能抑制大仰角方向的辐射。同轴电缆馈电的单极天线：广泛应用于超短波移动通信中（如车载天线）。布朗天线：将同轴电缆内导体伸长

/4而构成的。在同轴电缆外导体开口处与4根水平辐射状的导体相连，水平导体的长度仍取

/4

。垂直接地的单极天线能够满足这些要求。6.2半波折合振子(1)半波对称振子的输入阻抗仅有73.1欧姆，而常用的平行双线传输线的特性阻抗为200~600欧姆;(2)当半波对称振子排阵之后，其输入阻抗也可能变小，而无法与特性阻抗为75欧姆的同轴线匹配。为保证天线与馈线间的良好匹配，必须设法提高天线的输入电阻。半波折合振子:具有与半波对称振子相同的方向特性，但其输入阻抗可以做到半波对称振子输入阻抗的若干倍，故可解决以上问题。二元半波折合振子:由两个靠得很近、两端点连接在一起的半波振子构成。两振子的粗细可以一样，也可以不同。

水平部分的长度接近0.5

，连接水平部分的短边长度小于0.1

。半波折合振子可看成是长度为

/2的短路平行双线变形而成。bcd段半波振子的波腹电流为bad段半波振子的波腹电流为半波折合振子可看成是波腹电流IM=IM1+IM2

的等效半波振子，因此，它的方向性与半波振子的方向性相同。半波振子辐射的复功率为：半波振子的辐射阻抗。半波折合振子可看成是波腹电流IM=IM1+IM2

的等效半波振子，因此，它的方向性与半波振子的方向性相同。半波折合振子馈电点的电流实际为IM2，而不是IM，故其输入功率为：半波折合振子的输入阻抗。IM=IM1+IM2由于半波折合振子的效率接近1，故其输入功率近似等于其辐射功率=

IM=IM1+IM2平行双线特性阻抗对于等粗半波振子构成的折合振子，a1=a2，K=4,

这是最常用的一种情况，广泛应用于电视接收天线。对于等粗半波振子构成的折合振子，a1=a2，K=4,

折合振子是一个扁环振子，其横断面面积较大，相当于直径较粗的半波振子，而振子越粗，输入阻抗随频率的变化越平缓，故频带较宽。6.3.1引向天线的结构引向天线(八木——宇田天线)

:由一个有源振子和若干个无源振子构成的端射阵。6.3引向天线无源振子的作用是使辐射能量集中到天线的一端。有源振子的主要作用是提供辐射能量。有源振子:接有电源的半波对称振子;无源振子:没接电源的短路振子。（1）无源振子受有源振子电磁场的作用，产生感应电流。无源振子的感应电流同样要辐射电磁场。（2）接收点的场强是有源振子辐射场与无源振子辐射场的矢量和。（4）无源振子长度和间距适当时便可使总辐射场指向阵轴一端，形成端射。（3）无源振子感应电流所辐射的功率来源于有源振子，因此又称寄生振子。无源振子分为反射器和引向器两种。反射器:比有源振子长的无源振子。引向器：比有源振子短的无源振子。作用是把有源振子辐射的电磁波反射到较短的无源振子方向，引向天线中只有一个反射器。作用是“吸引”有源振子辐射的电磁波，使引向天线的方向性更强，引向天线中有多个引向器。

引向器随着与有源振子距离的增大而逐渐变小的引向天线的工作频带较宽，高频性能较好。引向天线中有源振子和无源振子的总数称为单元数。引向器等长时频带较窄。应用：可用于超短波(VHF)定向通信，电视接收天线等。引向天线的优点：不需使用复杂的馈电网络，故体积小、结构简单、牢固、馈电方便，增益较高。6.3.2引向天线的工作原理1.电流相位差对天线阵方向性的影响引向天线实际上就是一个端射式天线阵。与普通端射阵不同，引向天线中无源振子上的电流不是通过馈线得到的，而是有源振子辐射场感应的电流。已知在端射式天线阵中，最大辐射方向由电流相位超前的振子指向电流相位落后的振子。因此，为确定无源振子是起反射器作用还是起引向器作用，必须先求得无源振子上的感应电流。2．无源振子的感应电流无源振子“2”上的电流是有源振子“1”辐射场感应的电流，故其本身并没有额外辐射能量，其辐射阻抗为零——无源振子电流IM2超前于有源振子电流IM1的相位差。

无源振子是反射器还是引向器与电流振幅比k无关，仅与相位差

有关。

=

arg

Z21

arg

Z22

（3）调整有源振子与无源振子之间的距离d可改变互阻抗Z21

。（1）若无源振子电流的相位超前于有源振子，即

>0，它就是一个反射器。（4）调整无源振子的电长度可改变它的自阻抗Z22。（2）若无源振子电流的相位落后于有源振子，即

<0，它就是一个引向器。

=

arg

Z21

arg

Z22

令虽然无源振子与有源振子的长度不同，但对它们之间互阻抗值的影响不大，在分析互阻抗值Z21

的时候，仍可把无源振子看成是半波对称振子。

=

21-12齐平排列耦合半波对称振子的互电阻和互电抗曲线互电阻

R21>0互电抗

X21<0

实践中有源振子与无源振子之间的距离为d=(0.15~0.40)

=

arg

Z21

arg

Z22

R21>0X21<0可以证明：

21

是一个不大的负角度。结论：引起

变化的主要原因是无源振子自阻抗Z22

所引起的电流相位差

22，即无源振子的电长度。

由互阻抗引起的电流相位差

=

arg

Z21

arg

Z22

=

21

22

无源振子自阻抗引起的电流相位差与它的长度2l2

的关系为结论：只要改变无源振子的电长度，就能调整无源振子与有源振子电流之间的相位关系。

=

arg

Z21

arg

Z22=

21

22

结论：（1）当无源振子的长度2l2

0.5

0

时，

22

0，总电流相位差角为0<

<

，即无源振子电流的相位超前于有源振子，因此无源振子是反射器；

（2）当无源振子的长度2l2

稍小于0.5

0

时，如果恰好

21=

22(<0)

，

=

，无源振子与有源振子构成了反相二元天线阵，在

=0

和

=180

两个方向上辐射场大小相等，此时无源振子既不是反射器也不是引向器；

=

arg

Z21

arg

Z22=

21

22

（1）当无源振子长度2l2

0.5

0

时，

22

0，无源振子是反射器；（2）当无源振子长度2l2

稍小于0.5

0

时，恰好

21=

22(<0)时，

=

，无源振子既不是反射器也不是引向器；

（3）当无源振子的长度2l2

小于谐振半波长0.5

0

较多时，无源振子自阻抗引起的电流相位差

22<0，且|

22|>|

21|，总的电流相位差角为

<

<0，即无源振子电流的相位落后于有源振子，因此无源振子是引向器。3.引向天线的电气特性（1）阻抗方程式引向天线中各单元振子的长度彼此不等，不属于第2章中讨论的天线阵。但是，引向天线仍属于耦合对称振子，阻抗方程式仍成立。从最左端反射器开始逐个对对称振子编号，则引向天线的阻抗方程式为已知数:自阻抗、互阻抗和有源振子的电流I2

；未知数：(n－1)个无源振子的电流、有源振子的辐射阻抗Z

2

。共n个未知数，由n个方程可求得惟一解。

已知数和未知数都是复数，n个复数方程组能够分成2n个实数方程组。由以上方程可求出(n

1)个无源振子上的感应电流，从而可以求得天线辐射场。引向天线中的振子存在互耦，在无源振子的影响下，有源振子的输入阻抗将发生以下变化：（1）使有源振子的输入阻抗下降；

（2）使输入阻抗随频率变化得更加厉害。

（3）半波折合振子具有阻抗高、频带宽的特性，若用半波折合振子作为有源振子可解决以上问题。

（2）方向特性

如果各振子沿y轴放置，它们以各自波腹电流Ik

做参照的方向性函数为

引向天线类似于齐平排列的天线阵，但引向天线各对称振子不等长，且各单元振子电流相位差也不等，故不能用一个简单的阵因子表示。

1=

d1cos

以有源振子波腹电流I2

做参照的引向天线的辐射场——波程差引起的有源振子超前于反射器辐射场的相位差角；二者的电流相位差为

1=

d1cos

——波程差引起的各引向器超前于有源振子辐射场相位差角；彼此的电流相位差为

k=

dk-1

cos

(k=3,

4,

…,

n)

P111图6.3.3有错！把最大方向

=0

代入上式得到辐射场的最大值，用它去除辐射场表达式就可以得到引向天线的归一化方向性函数。赤道面：

=0

子午面：

=90

引向天线在两个主平面的方向性图与端射式天线阵很相似。引向天线为线极化天线。引向天线半功率波瓣宽度的估算公式为6.4电视发射天线2.有足够的架设高度和足够大的辐射功率为了使位于几十公里以外的用户能接收到电视信号，电视发射天线的架设高度至少要超过100m。（1）若电视发射天线设在城市中央，通常要求电视发射天线在水平面内具有均匀的方向性。3.方向性要求：6.4.1电视发射天线的特点和要求

1.工作频段：甚高频(VHF,30~300MHz,超短波)和

特高频(UHF,300~3000MHz,分米波)（2）若电视发射天线位于城市边缘的山上，则要求电视发射天线在水平面内具有一定的方向性。（1）若电视发射天线设在城市中央，通常要求电视发射天线在水平面内具有均匀的方向性。3.方向性要求：（2）若电视发射天线位于城市边缘的山上，则要求电视发射天线在水平面内具有一定的方向性。（3）为节省能量，要求在垂直面内具有较强的方向性，使能量集中于水平方向而不向上空辐射。（4）当天线架设高度过高时，需采用主波束下倾的方式。（5）为了减小天线受垂直放置的支撑物和馈线的影响，并且架设方便，应采用水平极化波。电视发射天线通常是与地面平行的水平对称振子或其变形。4.电视信号有8MHz的频带宽度，因此电视发射天线应具有宽频带特性。

6.4.2旋转场天线1、结构两个基本振子的电流等幅，相位差90

，即设角

x

和角

y

分别是电磁波射线和两个振子轴正方向之间的夹角。两个互相垂直的基本振子的电流的正方向分别沿着x轴和y轴的正方向。基本振子的辐射场

xoy面两个基本振子的辐射场

在xoy面辐射场的瞬时值表达式

在xOy

平面的不同象限中，角

x和角

y统一改用角

表示，电场矢量E

的方向统一改用单位矢量e

来表示，从而使各象限的表达式相同。

象限单位矢量相互关系方向变量相互关系Ⅰ

x

=

y=90

Ⅱ

x

=

y=

90Ⅲ

x

=360

y=

－90

Ⅳ

x=

360

y=90+360

象限单位矢量相互关系方向变量相互关系Ⅰ

x

=

y=90

Ⅱ

x

=

y=

90Ⅲ

x

=360

y=

－90

Ⅳ

x=

360

y=90+360

象限单位矢量相互关系方向变量相互关系Ⅰ

x

=

y=90

Ⅱ

x

=

y=

90Ⅲ

x

=360

y=

－90

Ⅳ

x=

360

y=90+360

观察半径r

=

k

(k=1，2，3，···)的大圆周上两个电流元辐射场的变化规律1、两个电流元辐射场具有相同的极化方向。2、两辐射场之间具有90

的相位差。(a)

沿x轴的基本振子

(b)

沿y轴的基本振子图7-6-2水平面内两个振子各自的方向性图

4、两个电流元的合成场E=E1+E2=e

Emax[cos

cos(

t)

sin

sin(

t)]

=

e

Emaxcos(

t

)

5、在xOy

平面内，不论在那个方向上观察，合成场都是按简谐规律变化的，其振幅值都是Emax(r)。7、在不同方向的观察点，辐射场到达正向振幅值、零值和反向振幅值的时刻是不相同的。3、二者都具有“∞”字形的方向性图，且彼此互相垂直。6、合成波仍是线极化波，极化方向仍为e

。E=E1+E2=e

Emax[cos

cos(

t)

sin

sin(

t)]

=e

Emaxcos(

t

)

8、不同时刻辐射场的最大辐射方向不同。9、天线“∞”形的方向性图的最大辐射方向随时间而旋转，称之为旋转场天线。旋转场天线的瞬时方向性图虽然仍是“∞”字形的，但它是以圆频率

顺时针旋转的“∞”字形方向性图。10、在等半径r圆上能测出均等的振幅值或有效值，测得的水平面方向性图是圆。旋转场天线的方向性图11、图中虚线所示的“∞”字形方向性图是旋转场天线的瞬时方向性图；实线所示的圆形方向性图是根据测量值绘制的。12、相互垂直、电流具有90

相位差的半波对称振子也可以构成旋转场天线。一般的基本振子和半波振子构成的旋转场天线频带较窄。为增加频带宽度，实际电视发射天线使用互相垂直的蝙蝠翼振子构成旋转场天线，即蝙蝠翼天线。

对称振子的方向性受频率影响不大，而阻抗特性受频率的影响较大。加粗振子可以降低对称振子的平均特性阻抗，使其频带变宽。但是，加粗振子又会使天线的重量变大，给天线的架设和安装带来不便。蝙蝠翼电视发射天线：采用蝙蝠翼振子代替基本振子构成的宽频带天线。6.4.3蝙蝠翼天线的工作原理电视发射天线应具有宽频带特性。

x方向基本振子的演变过程。1、两翼的竖杆组成平行双线，两端短路，由A–A

处馈电时，在A~E间形成驻波，短路线的输入阻抗为感抗，其大小沿

方向逐渐增大。3、振子臂输入容抗逐渐增大，短路线的输入感抗逐渐增大，二者相互抵消，使每个振子输入阻抗为纯电阻，所以具有宽频带特性。2、对称振子的臂长从D到A逐渐缩短，因而其输入容抗逐渐增大。4、把两个这样的蝙蝠翼天线互相垂直地组装在一起，使两者的馈电点电流有90

相位差，就可以构成电视发射天线。5、为使电磁波能量集中在地表面附近，增加天线的增益，把蝙蝠翼旋转场天线作为单元天线，在垂直方向排成同相天线阵，两层间距为一个波长。构成直线阵的单元天线数目越多，垂直面内方向性图的主瓣就越窄。电视发射天线的增益系数交叉极化分量：极化方向与接收天线垂直的电磁波电场分量。

接收天线只能接收极化匹配的电磁波分量，而不能接收交叉极化分量。水平（垂直）天线只能接收水平（垂直）极化波，不能接收垂直（水平）极化波。——天线的极化特性。6.5.1天线的极化特性与应用线极化天线:工作方向（或最大辐射方向）辐射场为线极化波的天线。圆极化天线：工作方向（或最大辐射方向）辐射圆极化波的天线。左旋圆极化天线只能接收左旋圆极化波，不能接收右旋圆极化波。6.5圆极化天线圆极化波可以分解为极化方向互相垂直的线极化波，所以线极化天线可以接收到圆极化天线的信号；

利用天线的极化特性，可以保证可靠地接收信号；也可以避免接收干扰电磁波，提高接收系统信号-干扰比。卫星通信系统和飞行器发、收天线之间的相互位置往往不是相互固定的，采用圆极化天线能够增大信号接收的可靠性。卫星系统采用圆极化天线可以克服法拉第旋转现象产生的影响。雷达系统采用圆极化天线可以抗雨雾干扰。线极化波可以分解成旋转方向相反的左、右旋圆极化波，因此圆极化天线也可以接收到线极化天线的信号。6.5.2“十”字形振子

1、结构：由两个互相垂直、馈电电流等幅、相位差90

的半波对称振子构成。2、“十”字形振子与旋转场天线的结构及馈电方式完全相同，但工作点不同。3、旋转场天线工作在xOy

平面，合成场是线极化波；圆极化天线构成的方法：使天线辐射互相垂直的两个等幅、相位差90

的电磁波场量。

“十”字形振子工作在z轴上，合成场是圆极化波。两个半波振子的辐射场分别为

设两个半波振子的电流相位关系为：Iy=jIx。合成波表达式为

在z轴正方向任意观察点Q(0,0,z)处，

x

=

y

=90

——左旋圆极化波。

z轴负方向的任意观察点Q'(0,0,z)处，合成波表达式为Q(0,0,z)处合成波表达式为

——右旋圆极化波。

中心交错四分之一波长的“十”字形振子结构：Iy=Ix1、在z轴正方向合成波为左旋圆极化波。

2、在z轴负方向合成波仍是左旋圆极化波。

一个振子沿着x轴放置，振子中心位置为O(0,0,0)；另一个振子沿y轴放置，振子中心位置为P(0,0,

/4)。3、“十”字形振子作有源振子，配上“十”字形反射器和引向器构成“十”字形引向天线，形成沿z轴正方向的单向较强辐射。

：螺旋的直径，s：螺距，G：接地板直径，

n：圈数，g：螺距第1圈与接地板之间的距离。螺旋线圈的螺距角6.5.3轴向辐射型螺旋天线

1.螺旋天线的结构l：螺旋一圈的周长l2=(

)2+s2螺旋线轴线的长度L=ns

（2）

/

=0.25~0.46（或一圈的周长l=(3/4~4/3)

）时，螺旋天线在螺旋的轴线方向有最大辐射，且为圆极化波。称为轴向辐射型螺旋天线。螺旋天线的方向性取决于螺旋直径

与工作波长

的比值。（1）

/<0.18，鞭状螺旋天线，在垂直于螺旋轴线的平面上有最大的辐射，而且在该平面内方向性图为圆，称为全方向辐射型螺旋天线。2.螺旋天线的方向性轴向辐射型螺旋天线

/

=0.25~0.46

，故螺旋天线一圈的长度约为一个波长。

设电流从“1”端馈入，即该螺旋线圈为右旋螺旋线圈。3.轴向辐射型螺旋天线的工作原理螺旋天线可看成是由N个平面圆环组成的，先分析一个平面环天线在轴向辐射的场。i

EEi螺旋线轴向为右旋圆极化波！

（1）同理可以证明，左旋螺旋线圈在轴向辐射左旋圆极化波。（3）按右旋（左旋）方式绕制的螺旋天线，轴向只能辐射或接收右旋（左旋）圆极化波；（2）为加大轴向辐射，可以采用多圈螺旋线。（4）接地圆盘可以使螺旋天线沿轴向形成单向辐射。（5）实用的轴向辐射型螺旋天线，既有等直径圆柱形的，也有变直径圆锥形的。圆锥形螺旋天线比等直径螺旋天线有更宽的频带。（6）轴向辐射型螺旋天线不仅应用在超短波波段，且在微波波段也常用作反射面天线的照射器。6.6天线的馈电

馈电系统：天线与收、发信机之间的连接设备。主要包括：馈电传输线（简称馈线）、匹配装置、平衡变换器和天线共用器等。天线系统的电性能并不是唯一地取决于天线本身的特性，而且与馈电系统密切相关。天线与馈线连接有以下基本要求：（1）阻抗匹配，以保证天线能够从馈线中得到尽可能多的能量；（2）对于对称振子这类天线，还要求平衡馈电，要使对称振子的激励电流是两边对称、同相的，以保证天线方向性图的对称性。1．单导线非谐振式馈电右图为由单导线馈电的水平半波振子，但它不是半波对称振子。这种馈电方式非常简单，整个天线为一根导线，中间不断开。馈电点T

左右两侧的电流近似认为呈纯驻波正弦分布，但电流正方向则分别向左和向右。6.6.1匹配装置

将L=0.5

代入上面两式得设R

左和R

右分别是点T左右两侧以波腹电流IM

做参照的辐射电阻，它们已经考虑了地面的影响。

“O”点两侧对称位置电流相等。因为L/2=0.25

<0.35

，所以结论：（1）点T左侧输入阻抗呈感性；（2）点T右侧输入阻抗呈容性。（3）X>>R1,2，点T左侧感性电流与点T

右侧容性电流的相位接近反相。(4)由于点T左右两侧电流的正方向流向相反，故实际电流的瞬时方向相同。(5)不对称馈电半波振子上的电流分布与对称馈电半波振子的电流分布相同。因为X>>R1,X>>R2，点T的并联总阻抗即天线的输入阻抗(6)点T总的输入阻抗

Zin

近似值为纯电阻

Rin。通常选L/2-x=L/3,即匹配时单导线传输线的特性阻抗把它与中波收发设备相连，它的垂直部分就成了垂直天线；而水平部分就成了垂直天线的顶线。

这种天线在船舶上往往是短波和中波两用的。把它与短波收发设备相连，它就是短波天线。这种馈电方式在远洋船舶上应用较为普遍。2．三角形匹配的馈电方式

（1）水平半波振子的长度

L=0.5

（2）M和N

是馈电点；（3）MON段:相当于一段特性阻抗为Z0的有耗短路短截线；（4）MA–NB

段:相当于一段特性阻抗为Z0的有耗开路短截线；（5）两段传输线在M，N

两点处并联。(7):开路传输线的长度。MA–NB

段开路线的输入阻抗(6)

x=MO=NO:等效短路传输线的长度，MON

段短路线的输入阻抗

(8)

R1(R2):等效短(开）路传输线在M，N馈电点处以各自的输入电流做参照的输入电阻。(9)短路传输线的感性电流与开路传输线的容性电流的相位关系接近反相。（10）又由于馈电点M或N的左右两侧电流的正方向流向相反，故实际电流的瞬时方向相同。X>>R1

X>>R2

（11）适当调整M和N两点与点O的距离，使这两点处开路线的电流与短路线的电流相等。(12)该半波振子上的电流分布近似与普通半波振子上的电流分布相同。（13）总输入阻抗为

（14）三角形馈电方式的输入阻抗Zin

近似为纯电阻Rin

。（15）设等效短路传输线MON

段以波腹电流IM

做参照的辐射电阻为R

1，则同理总输入阻抗改用辐射电阻表示为R

=R

1

R

2

：水平半波振子以波腹电流IM

做参照的辐射电阻。

jZ0tan(

x)=

jX

输入阻抗表达式还可以改写成适当选择传输线，使其特性阻抗Z0

等于天线的输入阻抗Zin，就能实现非谐振式馈电。但是，由于MON

段间距较大，应选用间距逐渐缩小的传输线。

3．四分之一波长阻抗变换器馈线特性阻抗Z0远大于半波振子的输入阻抗Rin,故需实现匹配。

采用四分之一波长阻抗变换器法匹配时，变换器的特性阻抗为传输线的特性阻抗与天线的输入电阻的数值相差很大，故变换线的特性阻抗与主传输线的特性阻抗也相差很大。为了使变换线的间距与主传输线的间距相同，变换线的横截面往往比主传输线的横截面大得多。实践中常采用铜管或铝管作为变换线。还可以用串、并联枝节匹配器等方法实现阻抗匹配。无论从半波对称天线本身来说，还是从这种匹配方式来说，频带都特别窄。

在超短波波段，为了防止平行双线产生天线效应，常使用同轴线作传输线。常见规格的同轴线特性阻抗有75

和50

两种。实践中75

的同轴线应用得特别普遍。半波对称振子的输入阻抗为Zin=73.1+j42.5

。适当缩短半波对称振子的电长度成为谐振长度，消除输入阻抗的电抗成分，则其输入阻抗为纯电阻，且

Zin=Rin≈75

直接用同轴线为半波对称振子馈电能否实现阻抗匹配？

NO!

1.不对称馈电效应6.6.2平衡变换器

外侧壁电流的存在使对称振子左右两臂的电流不再相等，右臂的电流为I1，左臂的电流为I3=I1

I2。

对称振子两臂上的电流不平衡将会引起方向性图的畸变。同轴线外导体外壁的电流引起辐射效应，进一步影响天线的方向特性和阻抗特性。下面介绍能够使超短波和分米波天线实现平衡馈电的装置——平衡变换器，又称巴伦（balun）。(1)同轴偶极天线筒状的下臂与同轴线外导体之间构成长度为(

/4)的短路同轴线。

半波对称振子下臂下端与馈电同轴线外导体外皮