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天线的功用应用
日期:2020-10-10 10:18:37
天线辐射的是无线电波,接收的也是无线电波,然而发射机通过馈线送入天线的并不是无线电波,接收天线也不能把无线电波直接经馈线送入接收机,其中必须经过能量转换过程。下面我们以无线电通信设备为例分析一下信号的传输过程,进而说明天线的能量转换作用。

在发射端,发射机产生的已调制的高频振荡电流(能量)经馈电设备输入发射天线(馈电设备可随频率和形式不同,直接传输电流波或电磁波),发射天线将高频电流或导波(能量)转变为无线电波—自由电磁波(能量)向周围空间辐射(见图1);在接收端,无线电波(能量)通过接收天线转变成高频电流或导波(能量)经馈电设备传送到接收机。从上述过程可以看出,天线不但是辐射和接收无线电波的装置,同时也是一个能量转换器,是电路与空间的界面器件。

当导体上通以高频电流时,在其周围空间会产生电场 与磁场。按电磁场在空间的分布特性,可分为近区,中间区, 远区。设R为空间一点距导体的距离,在 R ﹤﹤ λ/2π 时的区域称近区,在该区内的电磁场与导体中电流,电压有紧密的联系。在R﹥﹥λ/2π的区域称为远区,在该区域内电磁场能离开导体向空间传播,它的变化相对于导体上的电流电压就要滞后一段时间,此时传播出去的电磁波已不与导线上的电流、电压有直接的联系了,这区域的电磁场称为辐射场。
必须指出,当导线的长度 L 远小于波长 λ 时,辐射很微弱;导线的长度 L增大到可与波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。

发射天线正是利用辐射场的这种性质,使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。如何使导体成为一个有效辐射体导系统呢?这里我们先分析一下传输线上的情况,在平行双线的传输线上为了使只有能量的传输而没有辐射,必须保证两线结构对称,线上对应点电流大小和方向相反,且两线间的距离<π。要使电磁场能有效地辐射出去,就必须破坏传输线的这种对称性,如采用把二导体成一定的角度分开,或是将其中一边去掉等方法,都能使导体对称性破坏而产生辐射。