双锥天线与水平对称振子解析

"《电波与天线》第二章详细探讨了各种简单线天线，包括笼形构造的双锥天线和平面片形对称振子。本章重点介绍了水平对称天线，如双极天线，也称为π型天线，是短波通信中广泛应用的类型。双极天线具有结构简单、馈线匹配方便等优点，常用于移动通信和短距离通信。当双极天线长度特定时，如12m或22m，其特性阻抗约为1000Ω，馈线长度选择合适可实现良好匹配。在低高度架设时，天线辐射主要集中在高角度，适用于近程通信。此外，天线方向性的分析涉及电磁场的镜像原理，通过镜像电流元的概念解释了天线在理想导电平面上的辐射行为。对于水平天线，其镜像是负镜像，而垂直对称线天线的镜像是正镜像。" 在无线通信领域，天线的设计和选择至关重要。笼形构造的双锥天线和平面片形对称振子属于线天线的一种，这些天线通常用于微波和射频（RF）通信。水平对称天线，即双极天线，因其独特的优点而在实践中被广泛采用。首先，它们易于安装和馈电，适合各种环境。其次，地面电导率对水平天线的影响较小，这使得它们在不同地形条件下仍能保持相对稳定的方向性。此外，水平对称天线辐射水平极化波，可以有效减少垂直极化的工业干扰，提升通信质量。 双极天线通常由两根等长的导线构成，呈"π"字形，长度可以根据需要调整，例如常见的44m和64m长度，分别对应馈线加上两臂的总长度。当馈线特性阻抗与天线特性阻抗匹配时，可以获得最佳的信号传输效率。在短距离通信中，双极天线在低仰角时的辐射强度较大，适用于300km范围内的通信。然而，随着距离增加，天线的增益降低，方向性减弱，工作频段也会变窄。 在分析双极天线的方向性时，利用镜像原理是一个重要的工具。这个原理指出，当电流元在理想导电平面上辐射时，可以将其镜像电流元视为地面感应电流的替代，确保切向电场在导电平面上为零。根据电流元的倾斜方向，镜像电流元可能是正或负，例如水平电流元的镜像是负的，而垂直电流元的镜像是正的。通过对所有电流元的镜像进行组合，可以模拟出整个天线在地面反射下的辐射行为。 《电波与天线》第二章深入剖析了笼形构造的双锥天线和平面片形对称振子的特性，特别是水平对称天线的原理和应用，为无线通信工程师提供了宝贵的理论基础和设计指导。