1. 當天線(xiàn)與高頻電路連接時(shí),看似沒(méi)有電流回路,其實(shí)是天線(xiàn)與廣闊的大地之間形成的形成了遞遠遞減的電容回路,此時(shí),天線(xiàn)只是相當于LC諧振回路的電感,而天線(xiàn)與地之間形成的電容與之諧振,形成遞遠遞減的電場(chǎng)強度,完成電磁波的傳播。
2.接收時(shí)天線(xiàn)的工作原理同發(fā)射時(shí),不過(guò)是逆過(guò)程,感應電場(chǎng)變化。
3.根據天線(xiàn)形式不同、饋線(xiàn)種類(lèi)不同,天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接方式也也不同。常見(jiàn)的對稱(chēng)振子天線(xiàn)(特性阻抗75歐)與75歐同軸饋線(xiàn)連接,雖都是75歐,但對稱(chēng)振子天線(xiàn)是平衡輸入,而同軸饋線(xiàn)是不平衡輸入,直接連接天線(xiàn)兩臂會(huì )使天線(xiàn)兩臂電流不平衡,影響天線(xiàn)諧振及阻抗匹配,必須在天線(xiàn)與饋線(xiàn)間加裝1:1阻抗平衡/不平衡轉換器(通常是1/2λ。饋線(xiàn))。這只是最簡(jiǎn)單的天線(xiàn)基礎,欲知更多,可參考人民郵電出版社的《電波與天線(xiàn)》一書(shū),里面有詳盡的天線(xiàn)與饋線(xiàn)的知識,會(huì )對你有很大的幫助。
對電視天線(xiàn)饋線(xiàn)(室外天線(xiàn)到電視機之間的連線(xiàn))一般的要求是:能有效地傳送天線(xiàn)接收的
電視信號、畸變小、損耗小、抗干擾能力強,饋線(xiàn)與天線(xiàn)之間、與電視機信號輸入端之間應
有良好的阻抗匹配。這些要求普通導線(xiàn)不具備。普通導線(xiàn)對電視信號的高頻衰減嚴重,抗干
擾能力差,容易受到各種外來(lái)高頻信號的干擾。同時(shí),普通導線(xiàn)的特性阻抗不定,很難滿(mǎn)足
阻抗匹配要求,如果用普通導線(xiàn)作為電視機天線(xiàn)饋線(xiàn),當天線(xiàn)上感應到的信號經(jīng)普通導線(xiàn)傳
向電視機時(shí),在電視機輸入端因阻抗不匹配將產(chǎn)生反射,被反射回去的信號在普通導線(xiàn)與天
線(xiàn)之間又由于阻抗不匹配而發(fā)生反射,多次反射的結果會(huì )使屏幕上圖像嚴重重影,無(wú)法正常
收看,并對電視接收天線(xiàn)的性能造成一定損害。常用的電視天線(xiàn)鍋線(xiàn)主要有兩種,一種是特
性阻抗為75 歐的同軸電纜饋線(xiàn),另一種是特性阻抗為300 歐的平地扁饋線(xiàn)。有的電視機沒(méi)有
300/75 歐阻抗變換器,使用這兩種饋線(xiàn),一般都能滿(mǎn)足天線(xiàn)、饋線(xiàn)、電視機信號輸入端阻抗
匹配的要求,獲得最佳接收效果。在選拔天線(xiàn)饋線(xiàn)時(shí),一方面要注意觀(guān)察電視機天線(xiàn)插孔處
的阻抗標記,另一方面要考慮天線(xiàn)本身的阻抗特性,使天線(xiàn)具備的特點(diǎn)與實(shí)際需要吻合。75
歐圓饋線(xiàn)與300 歐扁平饋線(xiàn)兩者比較,前者因有金屬屏蔽層,抗干擾能力好,傳輸損耗小,
在需要饋線(xiàn)較長(cháng)的情況下比較適用,但價(jià)線(xiàn)較貴,不易配接;后者價(jià)值雖便宜,但由于無(wú)屏
蔽作用,抗干擾能力不如前者,容易拾取雜波干擾,影響接收質(zhì)量,且傳輸損耗大些,在不
需要很長(cháng)饋線(xiàn)的情況下,可考慮選用。
天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接,是安裝天線(xiàn)時(shí)十分重要的問(wèn)題。
若連接不正確,將直接影響接收效果。其連接方式,取決于天線(xiàn)中有源振子的形狀和饋線(xiàn)的種類(lèi)。
一般常用的有下列情況。1、天線(xiàn)的有源振子為半波折合振子(阻抗300Ω) 連接饋線(xiàn)采用300Ω扁平饋線(xiàn)時(shí),其連接方式最簡(jiǎn)單,即將饋線(xiàn)的兩根導線(xiàn)分別接在有源振子中間開(kāi)口處即可,如圖1所示。
如果采用75Ω同軸電纜作連接饋線(xiàn),其連接方式需要把半波折合振子333Ω阻抗變換與同軸電纜75Ω匹配。方法是載取1/2波長(cháng)的同軸電纜制作成U型變換器,如圖2所示。
先將1/2λ的同軸電纜中間芯線(xiàn)的兩端,接在半波折合振子天線(xiàn)的開(kāi)口處,其外層屏蔽網(wǎng)相連;主饋線(xiàn)的芯線(xiàn)接天線(xiàn)開(kāi)口處的任一端,其屏蔽網(wǎng)連接U形變換器的屏蔽網(wǎng)。 2、天線(xiàn)的有源振子為半波振子(阻抗75Ω) 當饋線(xiàn)采用300Ω扁平饋線(xiàn)時(shí),需進(jìn)行阻抗變換,方法是用1/4波長(cháng)的扁平饋線(xiàn)兩根制成阻抗變換器,接法如圖3所示。
當饋線(xiàn)采用75Ω同軸電纜時(shí),就只需要進(jìn)行平衡-不平衡轉換,可采用75Ω同軸線(xiàn)作U形變換器,接法如圖4所示。 取一根1/2λ的同軸電纜,將兩端接于天線(xiàn)開(kāi)口處并將外層相連好;再在U形變換器1/4λ處截斷,其主饋線(xiàn)的芯線(xiàn)接在1/4λ處的同軸線(xiàn)芯線(xiàn),其外層屏蔽線(xiàn)接在3/4λ處的同軸線(xiàn)芯線(xiàn)。
此外,還可用雙孔磁心制作。其制作方法見(jiàn)圖5(a)、(b)所示。
雙孔磁心阻抗變換器的突出優(yōu)點(diǎn)是體積小頻帶寬,缺點(diǎn)是抗干擾能力與選擇性差。天線(xiàn)與饋線(xiàn)匹配中的平衡與不平衡變換 很多天線(xiàn)如半波振子天線(xiàn)、折合振子天線(xiàn)、環(huán)行天線(xiàn)等都是平衡饋電的,它們都有兩個(gè)饋電點(diǎn),它們都有個(gè)特點(diǎn):兩個(gè)饋電點(diǎn)的信號電壓(或電流)的相位是互為反相的。
而主饋電纜常常都是用同軸電纜,同軸電纜屬于不平衡(不對稱(chēng))饋線(xiàn),其內導體是饋電點(diǎn),而外導體是地線(xiàn)點(diǎn),不參與饋電。所以就算天線(xiàn)的特性租抗與同軸電纜相同也不能直接連接,否則,會(huì )破壞天線(xiàn)的對稱(chēng)性,使天線(xiàn)兩臂上的電流大小不等,這種不平衡性會(huì )改變天線(xiàn)的方向圖,使之成為不對稱(chēng)的方向圖,從而使饋線(xiàn)可能接收到各種干擾波和使饋線(xiàn)與天線(xiàn)失配。
因此,在天線(xiàn)與同軸線(xiàn)連接時(shí),不僅要考慮阻抗匹配而且還要進(jìn)行平衡--不平衡變換。 1、λ/4平衡變換器(λ是信號頻率的波長(cháng)) λ/4平衡變換如圖6所示,半波振子的輸入阻抗是75歐的平衡負載,用75歐的同軸電纜與之配接雖然阻抗是匹配了,但平衡卻不匹配,必須加入一個(gè)平衡變換器。
半波振子的一臂與主饋線(xiàn)外導體相連(圖6中的A點(diǎn)),另一臂與λ/4導體上端和同軸電纜的內導體相連接(圖6中的B點(diǎn)),λ/4導體的下端則通過(guò)短接金屬環(huán)與主饋線(xiàn)的外導體相接(圖6中的C點(diǎn))。那么A--》B點(diǎn)之間的距離為λ/2,所以,B點(diǎn)的信號送到A點(diǎn)時(shí)剛好反相,這樣一來(lái)就把同軸線(xiàn)的不對稱(chēng)變?yōu)閷ΨQ(chēng)了。
從A、B兩點(diǎn)向短接金屬環(huán)看進(jìn)去是一段λ/4的短路線(xiàn),其阻抗為無(wú)窮大,所以對阻抗匹配不會(huì )造成影響。 2、不對稱(chēng)U型環(huán)平衡變換 如圖7所示,它由兩段特性阻抗均為75歐的同軸線(xiàn)構成,其中一段為λ/4,另一段為3λ/4,兩段同軸線(xiàn)的內導體分別與半波振子的兩臂A、B相連,另一端與主饋電纜相連于C點(diǎn),可見(jiàn)主饋線(xiàn)到振子兩饋電點(diǎn)路徑的波程相差為3λ/4-λ/4=λ/2,即兩饋電點(diǎn)的信號電壓大小相等,方向相反。
因而保證了平衡饋電。 阻抗匹配:由于半波振子是平衡式的,每個(gè)饋電點(diǎn)對地阻抗為75/2=37。
5歐,饋電點(diǎn)A通過(guò)λ/4的75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:752/37。5= 150歐,饋電點(diǎn)B通過(guò)3λ/4(λ/4的奇數倍)75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:752/37。
5=150歐,那么C點(diǎn)的合成阻抗為:150/2=75 歐。顯然和主饋電纜的阻抗是匹配的。
3、λ/2平衡變換器 λ/2平衡變換器又叫U型平衡變換器,如圖8所示,折合半波振子天線(xiàn)(輸入阻抗為300歐)與會(huì )75歐的同軸線(xiàn)連接時(shí),二者阻抗不匹配,因此必須在它們之間加裝U型平衡變換器。 從圖8可看出,饋電點(diǎn)A和B的對地阻抗為300/2=150歐,信號從主饋電纜傳至A點(diǎn)分成兩路,分別供給振子左右兩邊的負載。
由于A(yíng)、B兩饋電點(diǎn)的波程差為λ/2。因此,A、B兩饋電點(diǎn)的電源大小相等,方向相反,從而達到了平衡變換的目的。
再看阻抗方面,由于A(yíng)、B兩點(diǎn)的對地阻抗均為150歐,那么合成在一起后,A點(diǎn)的阻抗應為兩饋電點(diǎn)的并聯(lián)值即150/2=75歐,所以阻抗也是匹配的。
天線(xiàn)饋線(xiàn)是接收天線(xiàn)到接收器之間的連線(xiàn)。天線(xiàn)饋線(xiàn)能有效地傳送天線(xiàn)接收的信號,畸變小、損耗小、抗干擾能力強,饋線(xiàn)與天線(xiàn)之間、與接收機信號輸入端之間應有良好的阻抗匹配。
饋線(xiàn)是早期電視機與室外天線(xiàn)連接的信號線(xiàn),外形扁平一般為雙線(xiàn),線(xiàn)體為絕緣塑料,外部沒(méi)有屏蔽層,抗干擾能力極差,室外使用其性能還會(huì )受陰雨天氣的影響。
現在由于有線(xiàn)電視的普及電視信號線(xiàn)完全由同軸電纜取代。 饋線(xiàn)包括天線(xiàn)的下引線(xiàn)和系統的干線(xiàn)、支干線(xiàn)、支線(xiàn)、用戶(hù)線(xiàn)等。
有線(xiàn)電視系統中采用的饋線(xiàn)主要有扁饋線(xiàn)、同軸電境和光纜三種。應用最多的是同軸電纜。
它的主要任務(wù)是有效地傳輸信號能量,將發(fā)射機發(fā)出的信號功率以最小的損耗傳送到發(fā)射天線(xiàn)的輸入端,或將天線(xiàn)接收到的信號以最小的損耗傳送到接收機輸入端,同時(shí)本身不產(chǎn)生雜散干擾信號,這樣,就要求傳輸線(xiàn)必須屏蔽。當饋線(xiàn)的物理長(cháng)度等于或大于所傳送信號的波長(cháng)時(shí),傳輸線(xiàn)又叫做長(cháng)線(xiàn)。
對電視天線(xiàn)饋線(xiàn)(室外天線(xiàn)到電視機之間的連線(xiàn))一般的要求是:能有效地傳送天線(xiàn)接收的電視信號、畸變小、損耗小、抗干擾能力強,饋線(xiàn)與天線(xiàn)之間、與電視機信號輸入端之間應有良好的阻抗匹配。
這些要求普通導線(xiàn)不具備。普通導線(xiàn)對電視信號的高頻衰減嚴重,抗干擾能力差,容易受到各種外來(lái)高頻信號的干擾。
同時(shí),普通導線(xiàn)的特性阻抗不定,很難滿(mǎn)足阻抗匹配要求,如果用普通導線(xiàn)作為電視機天線(xiàn)饋線(xiàn),當天線(xiàn)上感應到的信號經(jīng)普通導線(xiàn)傳向電視機時(shí),在電視機輸入端因阻抗不匹配將產(chǎn)生反射,被反射回去的信號在普通導線(xiàn)與天線(xiàn)之間又由于阻抗不匹配而發(fā)生反射,多次反射的結果會(huì )使屏幕上圖像嚴重重影,無(wú)法正常收看,并對電視接收天線(xiàn)的性能造成一定損害。常用的電視天線(xiàn)鍋線(xiàn)主要有兩種,一種是特性阻抗為75 歐的同軸電纜饋線(xiàn),另一種是特性阻抗為300 歐的平地扁饋線(xiàn)。
有的電視機沒(méi)有300/75 歐阻抗變換器,使用這兩種饋線(xiàn),一般都能滿(mǎn)足天線(xiàn)、饋線(xiàn)、電視機信號輸入端阻抗匹配的要求,獲得最佳接收效果。在選拔天線(xiàn)饋線(xiàn)時(shí),一方面要注意觀(guān)察電視機天線(xiàn)插孔處的阻抗標記,另一方面要考慮天線(xiàn)本身的阻抗特性,使天線(xiàn)具備的特點(diǎn)與實(shí)際需要吻合。
75歐圓饋線(xiàn)與300 歐扁平饋線(xiàn)兩者比較,前者因有金屬屏蔽層,抗干擾能力好,傳輸損耗小,在需要饋線(xiàn)較長(cháng)的情況下比較適用,但價(jià)線(xiàn)較貴,不易配接;后者價(jià)值雖便宜,但由于無(wú)屏蔽作用,抗干擾能力不如前者,容易拾取雜波干擾,影響接收質(zhì)量,且傳輸損耗大些,在不需要很長(cháng)饋線(xiàn)的情況下,可考慮選用。
【天線(xiàn)原理】一、天線(xiàn)工作原理與主要參數天線(xiàn)是任何一個(gè)無(wú)線(xiàn)電通信系統都不可缺少的重要組成部分。
合理慎重地選用天線(xiàn),可以取得較遠的通信距離和良好的通信效果。(一)天線(xiàn)的作用各類(lèi)無(wú)線(xiàn)電設備所要執行的任務(wù)雖然不同,但天線(xiàn)在設備中的作用卻是基本相同的。
任何無(wú)線(xiàn)電設備都是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波來(lái)傳遞信息,因此就必須有能輻射或接收電磁波的裝置。所以,天線(xiàn)的第一個(gè)作用就是輻射和接收電磁波。
當然能輻射或接收電磁波的東西不一定都能用來(lái)作為天線(xiàn)。例如任何高頻電路,只要不是完全屏蔽起來(lái)的,都可以向周?chē)臻g或多或少地輻射電磁波,或者從周?chē)臻g或多或少地接收到電磁波。
但是,任意一個(gè)高頻電路并不一定能作天線(xiàn),因為它輻射和接收電磁波的效率很低。只有能夠有效地輻射和接收電磁波的設備才有可能作為天線(xiàn)使用。
天線(xiàn)的另一個(gè)作用是”能量轉換”。大家知道,發(fā)信機通過(guò)饋線(xiàn)送入天線(xiàn)的并不是無(wú)線(xiàn)電波,收信天線(xiàn)也不能直接把無(wú)線(xiàn)電波送入收信機,這里有一個(gè)能量的轉換過(guò)程,即把發(fā)信機所產(chǎn)生的高頻振蕩電流經(jīng)饋線(xiàn)送入天線(xiàn)輸入端,天線(xiàn)要把高頻電流轉換為空間高頻電磁波,以波的形式向周?chē)臻g輻射。
反之在接收時(shí),也是通過(guò)收信天線(xiàn)把截獲的高頻電磁波的能量轉換成高頻電流的能量后,再送給收信機。顯然這里有一個(gè)轉換效率問(wèn)題。
天線(xiàn)增益越高,則轉換效率就越高。(二)天線(xiàn)的分類(lèi)天線(xiàn)的形式繁多,按其用途可以分為發(fā)信天線(xiàn)和收信天線(xiàn);按使用波段可以分為長(cháng)、中、短、超短波天線(xiàn)和微波天線(xiàn)、微帶天線(xiàn)等。
此外,我們還可按其工作原理和結構來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。為便于分析和研究天線(xiàn)的性能,一般把天線(xiàn)按其結構形式分為兩大類(lèi):一類(lèi)是半徑遠小于波長(cháng)的金屬導線(xiàn)構成的線(xiàn)狀天線(xiàn),另一類(lèi)是用尺寸大于波長(cháng)的金屬或介質(zhì)面構成的面狀天線(xiàn)。
線(xiàn)狀天線(xiàn)主要用于長(cháng)、中、短波頻段,面狀天線(xiàn)主要用于厘米或毫米波頻段;甚高頻段一般以線(xiàn)狀天線(xiàn)為主,而特高頻段則線(xiàn)、面狀天線(xiàn)兼用。 線(xiàn)狀天線(xiàn)和面狀天線(xiàn)的基本工作原理是相同的。
(三)天線(xiàn)的工作原理天線(xiàn)本身就是一個(gè)振蕩器,但又與普通的LC振蕩回路不同,它是普通振蕩回路的變形。圖1-9示出了它的演變過(guò)程。
圖中LC是發(fā)信機的振蕩回路。 如圖1-9(a)所示,電場(chǎng)集中在電容器的兩個(gè)極板之中,而磁場(chǎng)則分布在電感線(xiàn)圈的有限空間里,電磁波顯然不能向廣闊空間輻射。
如果將振蕩電路展開(kāi),使電磁場(chǎng)分布于空間很大的范圍,如圖1-9(b)、(c)所示,這就創(chuàng )造了有利于輻射的條件;于是,來(lái)自發(fā)信機的、已調制的高頻信號電流由饋線(xiàn)送到天線(xiàn)上,并經(jīng)天線(xiàn)把高頻電流能量轉變?yōu)橄鄳碾姶挪芰浚蚩臻g輻射,如圖1-9(d)所示。 電磁波的能量從發(fā)信天線(xiàn)輻射出去以后,將沿地表面所有方向向前傳播。
若在交變電磁場(chǎng)中放置一導線(xiàn),由于磁力線(xiàn)切割導線(xiàn),就在導線(xiàn)兩端激勵一定的交變電壓——電動(dòng)勢,其頻率與發(fā)信頻率相同。若將該導線(xiàn)通過(guò)饋線(xiàn)與收信機相連,在收信機中就可以獲得已調波信號的電流。
因此,這個(gè)導線(xiàn)就起了接收電磁波能量并轉變?yōu)楦哳l信號電流能量的作用,所以稱(chēng)此導線(xiàn)為收信天線(xiàn)。無(wú)論是發(fā)信天線(xiàn)還是收信天線(xiàn),它們都屬于能量變換器,“可逆性”是一般能量變換器的特性。
同樣一副天線(xiàn),它既可作為發(fā)信天線(xiàn)使用,也可作為收信天線(xiàn)使用,通信設備一般都是收、發(fā)共同用一根天線(xiàn)。 因此,同一根天線(xiàn)既關(guān)系到發(fā)信系統的有效能量輸出,又直接影響著(zhù)收信系統的性能。
天線(xiàn)的可逆性不僅表現在發(fā)信天線(xiàn)可以用作收信天線(xiàn),收信天線(xiàn)可以用作發(fā)信天線(xiàn),并且表現在天線(xiàn)用作發(fā)信天線(xiàn)時(shí)的參數,與用作收信天線(xiàn)時(shí)的參數保持不變,這就是天線(xiàn)的互易原理。 為便于討論,常將天線(xiàn)作為發(fā)信天線(xiàn)來(lái)分析,所得結論同樣適用于該天線(xiàn)用作收信天線(xiàn)的情況。
(四)天線(xiàn)的主要參數1。天線(xiàn)效率天線(xiàn)效率為天線(xiàn)輻射功率Pr與天線(xiàn)輸入功率Pin(輻射功率與天線(xiàn)內所消耗的功率Ps之和)之比。
即 上式還可用天線(xiàn)輸入端的輻射電阻Ro和損耗電阻Rs表示,即 可見(jiàn),要提高輻射效率,應設法增大輻射電阻和減小損耗電阻。2。
方向性系數為了定量表示天線(xiàn)輻射功率在空間的集中程度,我們采用方向性系數D,并定義如下:在相同的輻射功率下,天線(xiàn)產(chǎn)生于某點(diǎn)的電場(chǎng)強度的平方E2與點(diǎn)源天線(xiàn)(無(wú)方向性輻射源)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強度平方Eo2之比,叫做該天線(xiàn)在該點(diǎn)方向的方向性系數,即 Prz和PDZ分別表示該天線(xiàn)與點(diǎn)源天線(xiàn)的輻射功率。 由定義可知,由于天線(xiàn)在各個(gè)方向輻射強度不同,方向性系數D也不同,一般所講的某天線(xiàn)的方向性系數,都是指最大輻射的方向性系數(除注明方向),并且實(shí)際天線(xiàn)的方向性系數都是大于1的。
3。增益系數天線(xiàn)增益系數等于天線(xiàn)效率η與其方向性系數D的乘積,即G=ηD。
天線(xiàn)增益比天線(xiàn)方向性系數更全面地反映了天線(xiàn)的性質(zhì)。天線(xiàn)增益不僅考慮了方向性引起的場(chǎng)強變化,還考慮了天線(xiàn)效率對場(chǎng)強的影響。
天線(xiàn)增益系數一般可用分貝(dB)表示,即G(dB)=10logG。 在工程上,人們常把上述定義的增益稱(chēng)為“絕對增益”,而把相對于某一特定的作為參考標準的天線(xiàn)增益稱(chēng)為“相對增益”。
4。方向圖一個(gè)發(fā)信天線(xiàn)向空間各。
天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接 天線(xiàn)與饋線(xiàn)的連接,是安裝天線(xiàn)時(shí)十分重要的問(wèn)題。
若連接不正確,將直接影響接收效果。其連接方式,取決于天線(xiàn)中有源振子的形狀和饋線(xiàn)的種類(lèi)。
一般常用的有下列情況。1、天線(xiàn)的有源振子為半波折合振子(阻抗300Ω) 連接饋線(xiàn)采用300Ω扁平饋線(xiàn)時(shí),其連接方式最簡(jiǎn)單,即將饋線(xiàn)的兩根導線(xiàn)分別接在有源振子中間開(kāi)口處即可,如圖1所示。
如果采用75Ω同軸電纜作連接饋線(xiàn),其連接方式需要把半波折合振子333Ω阻抗變換與同軸電纜75Ω匹配。方法是載取1/2波長(cháng)的同軸電纜制作成U型變換器,如圖2所示。
先將1/2λ的同軸電纜中間芯線(xiàn)的兩端,接在半波折合振子天線(xiàn)的開(kāi)口處,其外層屏蔽網(wǎng)相連;主饋線(xiàn)的芯線(xiàn)接天線(xiàn)開(kāi)口處的任一端,其屏蔽網(wǎng)連接U形變換器的屏蔽網(wǎng)。2、天線(xiàn)的有源振子為半波振子(阻抗75Ω) 當饋線(xiàn)采用300Ω扁平饋線(xiàn)時(shí),需進(jìn)行阻抗變換,方法是用1/4波長(cháng)的扁平饋線(xiàn)兩根制成阻抗變換器,接法如圖3所示。
當饋線(xiàn)采用75Ω同軸電纜時(shí),就只需要進(jìn)行平衡-不平衡轉換,可采用75Ω同軸線(xiàn)作U形變換器,接法如圖4所示。取一根1/2λ的同軸電纜,將兩端接于天線(xiàn)開(kāi)口處并將外層相連好;再在U形變換器1/4λ處截斷,其主饋線(xiàn)的芯線(xiàn)接在1/4λ處的同軸線(xiàn)芯線(xiàn),其外層屏蔽線(xiàn)接在3/4λ處的同軸線(xiàn)芯線(xiàn)。
此外,還可用雙孔磁心制作。其制作方法見(jiàn)圖5(a)、(b)所示。
雙孔磁心阻抗變換器的突出優(yōu)點(diǎn)是體積小頻帶寬,缺點(diǎn)是抗干擾能力與選擇性差。天線(xiàn)與饋線(xiàn)匹配中的平衡與不平衡變換 很多天線(xiàn)如半波振子天線(xiàn)、折合振子天線(xiàn)、環(huán)行天線(xiàn)等都是平衡饋電的,它們都有兩個(gè)饋電點(diǎn),它們都有個(gè)特點(diǎn):兩個(gè)饋電點(diǎn)的信號電壓(或電流)的相位是互為反相的。
而主饋電纜常常都是用同軸電纜,同軸電纜屬于不平衡(不對稱(chēng))饋線(xiàn),其內導體是饋電點(diǎn),而外導體是地線(xiàn)點(diǎn),不參與饋電。所以就算天線(xiàn)的特性租抗與同軸電纜相同也不能直接連接,否則,會(huì )破壞天線(xiàn)的對稱(chēng)性,使天線(xiàn)兩臂上的電流大小不等,這種不平衡性會(huì )改變天線(xiàn)的方向圖,使之成為不對稱(chēng)的方向圖,從而使饋線(xiàn)可能接收到各種干擾波和使饋線(xiàn)與天線(xiàn)失配。
因此,在天線(xiàn)與同軸線(xiàn)連接時(shí),不僅要考慮阻抗匹配而且還要進(jìn)行平衡--不平衡變換。 1、λ/4平衡變換器(λ是信號頻率的波長(cháng)) λ/4平衡變換如圖6所示,半波振子的輸入阻抗是75歐的平衡負載,用75歐的同軸電纜與之配接雖然阻抗是匹配了,但平衡卻不匹配,必須加入一個(gè)平衡變換器。
半波振子的一臂與主饋線(xiàn)外導體相連(圖6中的A點(diǎn)),另一臂與λ/4導體上端和同軸電纜的內導體相連接(圖6中的B點(diǎn)),λ/4導體的下端則通過(guò)短接金屬環(huán)與主饋線(xiàn)的外導體相接(圖6中的C點(diǎn))。那么A--》B點(diǎn)之間的距離為λ/2,所以,B點(diǎn)的信號送到A點(diǎn)時(shí)剛好反相,這樣一來(lái)就把同軸線(xiàn)的不對稱(chēng)變?yōu)閷ΨQ(chēng)了。
從A、B兩點(diǎn)向短接金屬環(huán)看進(jìn)去是一段λ/4的短路線(xiàn),其阻抗為無(wú)窮大,所以對阻抗匹配不會(huì )造成影響。 2、不對稱(chēng)U型環(huán)平衡變換 如圖7所示,它由兩段特性阻抗均為75歐的同軸線(xiàn)構成,其中一段為λ/4,另一段為3λ/4,兩段同軸線(xiàn)的內導體分別與半波振子的兩臂A、B相連,另一端與主饋電纜相連于C點(diǎn),可見(jiàn)主饋線(xiàn)到振子兩饋電點(diǎn)路徑的波程相差為3λ/4-λ/4=λ/2,即兩饋電點(diǎn)的信號電壓大小相等,方向相反。
因而保證了平衡饋電。 阻抗匹配:由于半波振子是平衡式的,每個(gè)饋電點(diǎn)對地阻抗為75/2=37.5歐,饋電點(diǎn)A通過(guò)λ/4的75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:752/37.5= 150歐,饋電點(diǎn)B通過(guò)3λ/4(λ/4的奇數倍)75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:752/37.5=150歐,那么C點(diǎn)的合成阻抗為:150/2=75 歐。
顯然和主饋電纜的阻抗是匹配的。 3、λ/2平衡變換器 λ/2平衡變換器又叫U型平衡變換器,如圖8所示,折合半波振子天線(xiàn)(輸入阻抗為300歐)與會(huì )75歐的同軸線(xiàn)連接時(shí),二者阻抗不匹配,因此必須在它們之間加裝U型平衡變換器。
從圖8可看出,饋電點(diǎn)A和B的對地阻抗為300/2=150歐,信號從主饋電纜傳至A點(diǎn)分成兩路,分別供給振子左右兩邊的負載。由于A(yíng)、B兩饋電點(diǎn)的波程差為λ/2。
因此,A、B兩饋電點(diǎn)的電源大小相等,方向相反,從而達到了平衡變換的目的。 再看阻抗方面,由于A(yíng)、B兩點(diǎn)的對地阻抗均為150歐,那么合成在一起后,A點(diǎn)的阻抗應為兩饋電點(diǎn)的并聯(lián)值即150/2=75歐,所以阻抗也是匹配的。
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