天線理論 - 短偶極子



短偶極子是一種簡單的線狀天線。它的一端是開路的,另一端連線交流電源。這種偶極子因其長度而得名。

頻率範圍

短偶極子工作頻率範圍大約在3KHz到30MHz之間。它主要用於低頻接收機。

短偶極子的結構和工作原理

短偶極子是指長度小於波長的偶極子天線。在一個端點連線電壓源,形成偶極子形狀,即在另一端終止線段。

Short Dipole

圖中顯示了長度為L的短偶極子的電路圖。天線的實際尺寸並不重要。通往天線的導線必須小於波長的十分之一。也就是說

$$L < \frac{\lambda}{10}$$

其中

  • L是短偶極子導線的長度。

  • λ是波長。

另一種短偶極子是無限小偶極子,其長度遠小於其波長。它的構造類似,但使用了電容板。

無限小偶極子

長度遠小於波長的偶極子稱為無限小偶極子。這種天線實際上是不切實際的。這裡,偶極子的長度甚至小於波長的五十分之一。

偶極子的長度,Δl << λ。其中,λ是波長。

$$\Delta l = \frac{\lambda}{50}$$

因此,顧名思義,這是一個無限小的偶極子。

由於這些偶極子的長度非常小,因此導線中的電流將為dI。這些導線通常與兩側的電容板一起使用,在需要低互耦的情況下。由於電容板的存在,我們可以說存在均勻的電流分佈。因此,這裡的電流不為零。

電容板可以是簡單的導體或導線的等效物。徑向電流輻射的場在遠場中趨於相互抵消,因此電容板天線的遠場可以近似為無限小偶極子。

輻射方向圖

短偶極子和無限小偶極子的輻射方向圖類似於半波偶極子。如果偶極子是垂直的,則方向圖將是圓形的。當在二維方向圖中檢視時,輻射方向圖呈“8字形”。

下圖顯示了短偶極子天線的輻射方向圖,它呈全向模式。

Omni Directional Pattern

優點

以下是短偶極子天線的優點:

  • 由於尺寸小,易於構建

  • 功耗效率更高

缺點

以下是短偶極子天線的缺點:

  • 高電阻損耗
  • 高功耗
  • 低信噪比
  • 輻射低
  • 效率不高

應用

以下是短偶極子天線的應用:

  • 用於窄帶應用。
  • 用作調諧電路的天線。

本章討論了流行且使用最廣泛的短線天線。我們將在接下來的章節中討論長線天線。

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