鞭形天线

更新时间:2022-08-25 18:37

鞭形天线是一种可弯曲的垂直杆状天线,其长度一般为1/4或1/2波长。车载的天线一般为4米或6米,背负式为2.4米。

内容简介

鞭形天线一种简单的垂直天线。因外形多为鞭形,故称。短波、超短波电台进行移动通信最常用的天线。其长度一般为工作波长的四分之一左右。为了便于携带,其结构多为接杆式、拉杆式或蛇骨式等类型,可以拆卸、伸缩或弯曲折叠。主要优点是:结构简单,使用方便,全方向性,机动性好,适于运动中的无线电台使用。军用步谈机、电台车、坦克电台和舰艇电台等都配有制式的鞭形天线。

基本原理

鞭形天线的等效图可用图1表示。由等效图可以看出,天线实际上是LC回路。与一般的LC回路不同的是,天线的电感与电容是分布在天线的各个部分,而一般的LC回路电感和电容都是集中的,因此也把天线称为开路的LC回路。当高频电压接入天线后,天线内即有高频电流流过,在天线的周围就会产生交变的电场与磁场,由于天线是开路的LC回路,使电磁场的变化暴露在空间,电场与磁场的交替变化就会由近而远地向外传播,形成电磁波。

与一般的LC谐振回路一样,天线也有它的自然谐振频率。鞭形天线的谐振频率波长等于4倍的天线长度L,即=4L。实际使用时,天线长度必须等于发射频率波长的1/4,才能从输出级得到最大的功率,同时也起到较好的滤波作用。

式中,为波长;v为波速,电磁波波速为30万千米/秒;为频率。对于27MHz的发射电路,=11.1m,故天线长度。这样长的天线在使用中是很不方便的,因此采用加感的办法,即在天线中串入一段电感,称为加感天线,加感后的天线在维持谐振频率不变的情况下能使天线长度缩短。加感的部位有两种,一种是加在天线的底部,另一种是加在天线的中部。加在中部在制作上有一定困难,但发射效率较底部加感要高;而底部加感则制作容易,只要把电感线圈安装在印刷电路板上即可,因此在很多小型遥控中常采用这种办法。

鞭形天线在天线指向的方向上是电磁波辐射的“盲区”,使用时不应将天线指向受控目标。

调试方法

为了使天线能从输出级取得最大的功率,同时具有较好的滤波效果,必须对天线进行调试。调试工作与功放输出级相类似,分为“调谐”和“调整”。“调谐”是使天线回路谐振在发射频率上,其手段是调节天线的长度或加感线圈来达到目的。“调整”指调节输出级LC回路与天线回路的耦合程度,使天线的等效谐振电阻与输出级的临界负载电阻相匹配。

鞭形天线对周围环境的变化很敏感,例如操纵者手持发射机的姿态不同、发射机距地面的高度不同、天线邻近物体的不同(例如有人或没人)等等,都将引起天线等效阻抗的变化,从而引起天线回路的失谐,使发射功率降低。因此调试天线时,最好尽量接近使用环境,以求得接近实际的效果。调试时,至少应监测两个指标以观察调试效果,其一是在电源回路中串入一个电流表用以观察发射管的集电极电流,其二是在天线附近放置一个场强计用以观察发射的强度(只能作相对比较)。具体调试步骤如下。

(1)先减小天线与输出级LC回路的耦合,具体办法是把LC回路的初级与次级距离拉大。

(2)词天线的长度(若有加感则把天线拉出最长,调电感),观察场强计及电流表指示的变化。随着天线的谐振,电流表指示应增大,场强计指示出现峰点,这时即认为天线长度(或加感线圈的电感量)已合适。

(3)加大天线与功放级输出LC回路的耦合(将LC回路的初次级距离移近),随着耦合的逐渐加大,功放级从过压状态移向临界状态,电流表及场强计指示再度增大,直至场强计指示出现峰点。这时若再继续加大耦合,辐射功率将减小,场强计指示不增反减。

加感天线在接入电路调试前,如有条件的话可先用扫频仪进行初步调试。扫频仪的输出信号经过一个100Ω左右的电阻接到天线底部,扫频仪的Y轴输入端经过检波探头也接到天线底部,根据扫频仪的频标指示,粗调电感的电感量,使天线谐振于发射机工作频率。从扫频仪的显示屏上观察,曲线凹陷最深的地方就是天线谐振的频率。

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