天线只是一根导线吗?

小时候,屋前屋后竖着的一根六七米长的竹竿,竹竿顶部那个铝制的天线吗?那时候的电视机还是黑白的,接受信号全靠这个天线,没有信号就去转动一下竹竿,这就是我们小时候最初接触到的天线了。那么,有些朋友可能想过,能否使用普通导线代替这些天线呢?

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下面我们就一起来探讨一下,天线与导线的异同。首先,我们来探讨一下它们的共同点:

(1)天线都是由金属材料制造而成,因为在天线中会有电流经过;

(2)天线与导体中通过交变电流会在其周围产生交变的电磁场;

(3)天线与导体通电时其绝对温度都会上升;

这样看来天线与导线的物理性质有很多相似点。但是,之所以天线成为天线,原因在于它承载着一项重要功能:其中的导行波与空间中的自由波的高效换能器,如下图:

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要明白上面那句话,我们就需要明白天线工作的原理。我们这里讨论经典的偶极子天线。

所谓导行波,即在波导结构中以平面形式传导的电磁波。空间中的自由波即从天线辐射出去的电磁波。当偶极子的两极间距达到或者远超过电磁波波长的量级时,电磁波能量便大部分以辐射形式释放。为了高效地将能量辐射出去,我们需要对导线进行精确地设计制造,包括但不限于形状,导体长度,阻抗控制。

那么天线与导线的具体区别就有以下几点:

(1)天线的两极称为“振子”,通常半臂长度为波长的四分之一时效果最好,所以天线的长度是有要求的;

(2)为了控制带宽,天线所使用的金属棒的粗细有要求,一般来讲:所用的管线越粗,带宽越宽。

(3)阻抗,在我国民用无线电系统中使用50欧姆系统,所以天线的阻抗也需要控制在50欧姆。

经过几个世纪的发展,天线家族已经是一个庞大的家族了。大致可以分为:端射天线、环形天线、偶极子天线、口径天线。

其中端射天线又包括:介质杆天线,八木天线(图2),对数周期天线等。

偶极子天线又包括:菱形天线,双锥形天线等。

口径天线包括:透镜天线,反射镜天线等。

这些天线各有不同的特点,分别体现在极化方向、增益、分辨率、体积等方面。

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