短偶极子天线
短偶极子天线是最简单的所有天线。这是一个开路 线。该天线是美联储在它的中心,如图所示 在图1。
图1。短偶极子天线的长度"L". 在天线工程中的“短”或“小”字总是意味着“相对的波长”。所以绝对 以上的偶极子天线的大小并不重要。重要的是, 只有大小的导线相对于频率的波长 运作。通常情况下, 偶极子是短暂的,如果其长度小于波长的十分之一:
假设一个短偶极子天线的偶极子中心在z = 0的Z轴是沿着。 然后, 电流分配 薄短偶极将约等于:
电流分布绘制于图2。请注意,这是振幅 电流分布。 时间正弦电流振荡频率为“F”。
图2。沿短偶极子天线的电流分布。
在远场,电场和磁场的辐射从短期的偶极子天线 :
上述方程可以分解并理解有些直观。首先,请注意 在远场,只有电场的垂直分量 () 磁场的水平分量 ()字段非零。此外,这些领域 正交和同相。此外,领域的垂直 传播方向,它总是在 () 方向(离天线)。此外,电场的比例 磁场为: (自由空间的固有阻抗)。 这表明,在远场区的字段 像平面波传播。
第二,落在距离(1 / R),这表明电源领域减少为
第三,领域是成正比的“L”,表示一个较长的偶极子将焕发更多的权力。这是 只要增加长度也是如此,不会造成短期偶极子的假设变得无效。 此外,领域的电流幅值成正比 。 这应该使感,因为更多的电流应该把更多的权力。 指数项:
介绍了波与距离的相变。还要注意的领域是振荡 在“F”的频率,除了上述的空间变化的时间。
最后,作为一个方向天线的功能领域的空间变化 通过 . 对于垂直天线沿Z轴,辐射面向 将在X - Y平面最大。从理论上说,有没有辐射 沿Z轴远离天线。
在下一节将讨论短偶极子的进一步属性。
短偶极子天线的方向性,阻抗和其他属性
方向性 馈短偶极子天线是只有theta的功能 ()。 “ 方向性可以计算为1.5(1.76分贝),这 变现(物理或理论)的天线是非常低的。由于本领域 短偶极子天线是只有极地功能 的角度来看,他们并没有方位磁场的变化。因此,这种天线的特点是全方位的。 半功率波束宽度为90度。
这种天线的极化 线性。在XY平面上进行评估时,这种天线将被形容为垂直极化,因为 将垂直方向的电场(沿Z轴)。
我们现在的 输入阻抗 短偶极子,这取决于半径“的”偶极子。 回想一下阻抗的“Z”是由三部分组成, 耐辐射性,损耗电阻,以及无功(虚)组件 代表储存的能量在田间地头:
耐辐射性,可以计算为:
由于天线的有限电导率代表的阻力损失为:
在上面的方程 电导率 偶极子是:。 (电导率通常是非常高,如果由 金属)。 “F”的频率来入上面的方程,因为皮肤的效果。 偶极子阻抗的电抗或虚部是大致相等的:
作为一个例子,假设在半径为0.001 长度为0.05。进一步假设 这种天线是在“F”= 3兆赫,金属铜,使 电导率是5960万的S /米。
耐辐射性计算为0.49欧姆。损耗电阻被发现 4.83毫欧姆(毫欧)相比,耐辐射性,这大约是可以忽略不计。 然而,电抗为1695欧姆,所以 输入阻抗为Z =0.49+ j1695。因此,这种天线将是非常困难的,有适当的 阻抗匹配。即使电抗,可适当取消了,很少的电力将 从50欧姆源交付0.49欧姆负载。
对于较短的波长更小的分数的偶极子天线的辐射电阻小于 损耗电阻,因此这种天线可以是非常低效的。
短偶极子的带宽是难以界定。输入阻抗很大,随着频率的变化 由于输入阻抗的电抗分量。因此,这些天线通常用在 窄带应用。 在下一节,我们将看看在一般的偶极子天线。
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