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电小天线

/electrically small antenna/
条目作者李苾

李苾

最后更新 2022-01-20
浏览 194
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最大尺寸小于工作波长1/2π或1/10的天线。又称小天线。

英文名称
electrically small antenna
又称
小天线
所属学科
电子科学与技术

这里所谓“小”,不同于一般形象。例如,高达数百米、覆盖上百万平方米的长波天线仍属电小天线,而体积微小的微波和毫米波天线却不是电小天线。电小天线一般只存在于长、中、短波和超短波波段中。

电小天线为短振子、小环天线或它们的组合。小环天线和短振子天线性能是相似的。短振子天线的方向图在子午面上为8字形,在赤道面上为圆形,无方向性。适当的组合可使所有方向的辐射几乎相等,即所谓全向辐射。同样,经过适当组合可以在部分区域中得到椭圆极化、圆极化或线极化,并且还可使极化按一定规律变化,以适应使用中的要求。

电振子也就是线形振子,它有线形对称的两臂,因此它的输入阻抗相当于一小段开路传输线,计入调谐电感,则输入阻抗可用下式表示:

…(1)

…(2)

…(3)

…(4)

式中为传输线的特性阻抗;为传输线的等效长度;为波长;为辐射电阻;为损耗电阻。若代表输入电流,则代表辐射功率,代表损耗功率(包括导体电阻损耗和各种绝缘损耗)。因此,天线的辐射效率:

…(5)

式中为有效高度,它小于实际高度,更小于等效长度。若天线为单极子,即天线垂直地安装在一个大的导电平面上,激励点在直立天线与导电平面间的空隙处,则:

…(6)

带宽,经计算:

…(7)

…(8)

式中为谐振角频率。

效率带宽积为:

…(9)

效率带宽积是电小天线的基本指标,这个值应力求更大,故宜大,宜小。综合考虑这些关系,方可改善电小天线的性能。

单振子的电小天线的效率带宽积一般低于0.05,因而要得到较宽频带就不能不降低辐射效率,补救的办法是采用多振子结构,可使效率带宽积成倍地增大,不过横向尺寸也会加大,但仍属电小天线的范围。

电小天线的功率容量有时也是重要的指标。如果容量不够,天线上的高电压可以使绝缘破坏,这点对大功率天线特别重要。补救的办法为降低输入电抗,因此在设计时应减小,加大的值。

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