短路式与U形管平衡变换器在天线设计中的应用

"本文主要介绍了两种平衡变换器——短路式平衡变换器和U形管平衡变换器在天线设计中的应用，以及它们在平衡和阻抗变换中的作用。此外，还简述了天线的基本功能，特别是能量转换、定向辐射或接收以及适当的极化特性在无线电工程中的重要性。" 在无线通信领域，天线的设计和选择至关重要，因为它直接影响到信号的发射和接收效率。短路式平衡变换器是一种用于改善振子电流分布平衡的装置，通常应用于硬同轴线馈电的情况。这种变换器由一段与馈电同轴线外导体直径相同、长度为1/4λ的金属棒构成，一端短路，一端连接馈电同轴线的内导体。由于其对称分流的特性，即使在工作频率偏离中心频率时，振子臂上的电流分布仍能保持平衡，从而实现较宽的方向图频带。然而，其阻抗带宽相对较窄。 另一种平衡变换器是U形管平衡变换器，适用于软同轴线电缆。U形管的内导体分别连接对称振子的两个臂，长度为1/2gλ，可以同时实现平衡和阻抗变换。平衡作用体现在传输线上相距1/2gλ的两点间电压或电流等幅反相，使得对称振子两臂的电流达到平衡。阻抗变换作用则在于，天线的输入阻抗经过U形管半波长的转换后，可以在a点和b点形成并联关系，从而实现阻抗匹配。 天线在无线电工程中的作用主要体现在以下几个方面： 1. 能量转换：天线将电路中的高频电流或馈电传输线上的导行波转换为电磁波，或者将接收到的电磁波转换为电路中的高频电流，要求天线与发射机或接收机匹配良好，以确保高效能转换。 2. 定向辐射或接收：天线应能够集中辐射能量至指定方向，对于接收天线则需有选择性地接收特定方向的信号，避免干扰和噪声。 3. 极化特性：天线发射或接收的电磁波应具有规定极化，以适应不同应用场景的需求。 例如，雷达系统需要天线具有良好的方向性以定位目标，而接收远距离信号如卫星电视时，高增益的定向天线（如旋转抛物面天线）则成为必要。因此，平衡变换器在天线设计中的作用不可忽视，它们优化了电流分布，实现了阻抗匹配，提升了天线性能，对于无线电通信系统的整体效能有着重要影响。