畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）垂直近地線(xiàn)狀天線(xiàn)工程應(yīng)用中問(wèn)題研究

1、（輸入章及標(biāo)題）大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 垂直近地線(xiàn)狀天線(xiàn)工程應(yīng)用中問(wèn)題研究學(xué) 院 年級(jí)專(zhuān)業(yè) 03級(jí)電信 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人 答辯日期 2007-6-24 iii大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院： 系級(jí)教學(xué)單位： 電子工程系 學(xué)號(hào)0學(xué)生姓名專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)電信2課題題 目垂直近地線(xiàn)狀天線(xiàn)工程應(yīng)用中問(wèn)題研究來(lái) 源工程實(shí)際主要內(nèi)容垂直近地線(xiàn)狀天線(xiàn)是應(yīng)用最廣泛的天線(xiàn)（舉典型例）。該類(lèi)型天線(xiàn)方向性分析。工程應(yīng)用中的問(wèn)題：架設(shè)距地表高度的影響，天線(xiàn)有效高度，地表電性能的影響及對(duì)策?；疽蟾拍钋宄_，令人信服的理論分析。對(duì)不同架設(shè)高度，推導(dǎo)出方向函數(shù)作出方向圖。熟悉掌握matlab繪圖程序參考資料

2、殷際杰，微波技術(shù)與天線(xiàn)，電子工業(yè)出版社，2004。劉志成等，天線(xiàn)原理，國(guó)防科技大學(xué)出版社，1989周 次14周58周912周1316周1718周應(yīng)完成的內(nèi)容閱讀教材相關(guān)章節(jié)理論分析。上機(jī)繪圖。起草論文，定稿。準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師：殷際杰系級(jí)教單位審批： 摘要摘 要在長(zhǎng)、中波波段，由于波長(zhǎng)較長(zhǎng)，天線(xiàn)架設(shè)的電高度h/受限，若采用水平懸掛的天線(xiàn)受地面的負(fù)鏡像的作用，天線(xiàn)的輻射能力很弱。此外，在此波段，主要采用地波傳播方式，當(dāng)波沿地表面?zhèn)鞑r(shí)，水平極化波的衰減很大，要求天線(xiàn)輻射垂直極化波。鑒于以上因素，在長(zhǎng)、中波段主要使用垂直于地面架設(shè)的天線(xiàn)，這種天線(xiàn)還廣泛應(yīng)用于短波和超短波波段的移動(dòng)通信電臺(tái)中，一般用

3、一節(jié)或數(shù)節(jié)金屬棒或金屬管構(gòu)成節(jié)間可以用螺接、卡接或拉伸等方法聯(lián)接。由于此波段天線(xiàn)的長(zhǎng)度并不長(zhǎng)，外形像鞭子，故又稱(chēng)為鞭天線(xiàn)。至于在長(zhǎng)、中波波段，天線(xiàn)的幾何高度很高，除用高塔(木桿或金屬)作為支架將天線(xiàn)吊起外，也可直接用鐵塔作為輻射體，稱(chēng)為鐵塔天線(xiàn)或桅桿天線(xiàn)。關(guān)鍵詞天線(xiàn)；高度；極化；輻射61abstractthe long, harmonious band, the wavelength is longer, erection of the antenna height - h / restricted, the use of flags of the antenna level. ground

4、by the negative image of the role of the radiated weakness. moreover, in this band, used mainly to the wave propagation, when the wave spread along the surface, the level of polarization wave attenuation great, antenna radiation requirements of vertical polarization wave. in light of the above facto

5、rs, the long, the band mainly use perpendicular to the ground to set up the antenna, this antenna is also widely used in shortwave and fm-band mobile radio communications, general or with a few sections of metal pipe or rod form. section that can be used lo next, card access methods such as tensile

6、or connectivity. as the band antenna length is not long, whip outside image, it is also known as the whip antenna. as for the long, am-band antenna height of the geometric high, using high tower (wood or metal) as a scaffold to lifting the antenna, but also the direct use as a radiation-tower, known

7、 as the antenna tower or antenna mast. keywords antenna height polarization radiation目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 天線(xiàn)的發(fā)展和在無(wú)線(xiàn)通信中的作用11.2 直立天線(xiàn)的應(yīng)用2第2章 直立天線(xiàn)的理論分析52.1 分析直立天線(xiàn)的基礎(chǔ)知識(shí)52.1.1 電流元的輻射場(chǎng)52.1.2 行波天線(xiàn)的輻射場(chǎng)82.2 對(duì)稱(chēng)振子102.2.1 對(duì)稱(chēng)振子上的電流102.2.2 對(duì)稱(chēng)振子上的電流102.3 直立天線(xiàn)132.4 本章小結(jié)14第3章 垂直天線(xiàn)在工程中的問(wèn)題153.1 垂直天線(xiàn)架設(shè)距地表高度的影響153

8、.2 有效高度193.3 地表電性能的影響及對(duì)策223.4 本章小結(jié)25結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27附錄1 開(kāi)題報(bào)告29附錄2 文獻(xiàn)綜述35附錄3 外文譯文及外文復(fù)印39附錄458致謝59第1章 緒論第1章 緒論1.1 天線(xiàn)的發(fā)展和在無(wú)線(xiàn)通信中的作用人類(lèi)之間的通信最早是通過(guò)說(shuō)話(huà)的聲音來(lái)完成的。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，先出現(xiàn)了鼓等器具，然后出現(xiàn)了旗話(huà)、煙火等可視方法，這些光通信方式當(dāng)然都利用了電磁波譜中的光波部分。直到近代無(wú)線(xiàn)電波電磁波譜中可見(jiàn)光以外的部分才在通信中得到應(yīng)用。天線(xiàn)是任何無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)中的基本組成部分。天線(xiàn)是一種用來(lái)發(fā)射或接收電磁波的器件。換句話(huà)說(shuō)，發(fā)射天線(xiàn)將傳輸線(xiàn)中的導(dǎo)行電磁波轉(zhuǎn)換為“自由空間”

9、波，接收天線(xiàn)則與此相反。于是信息可以在不同地點(diǎn)之間不通過(guò)任何連接設(shè)備傳輸，可用來(lái)傳輸信息的電磁波頻率構(gòu)成了電磁波譜。人類(lèi)最大的自然資源之一就是電磁波譜，而天線(xiàn)在利用這種資源的過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。天線(xiàn)的理論基礎(chǔ)是麥克斯韋方程組，由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋(james clerk maxwell,18311879)1864年提交給英國(guó)皇家學(xué)會(huì)，它將電學(xué)和磁學(xué)統(tǒng)一到單一的電磁理論中。麥克斯韋還預(yù)見(jiàn)地指出光可以用電磁波來(lái)解釋?zhuān)⑶夜夂碗姶艛_動(dòng)具有相同的傳播速度。1887年，德國(guó)物理學(xué)完赫茲(heinrich hertz，1857一1894)用實(shí)驗(yàn)證明了麥克斯韋關(guān)于電磁波運(yùn)動(dòng)通過(guò)

10、空氣傳播的預(yù)言.馬可尼(guglielmo marconi,18741937)在1901年第一次跨越大西洋的無(wú)線(xiàn)電通信中使用的發(fā)射天線(xiàn)，有一個(gè)70khz的火花發(fā)射器連接于一個(gè)由50條導(dǎo)線(xiàn)組成的系統(tǒng)和地之間，構(gòu)成一個(gè)48m高的單極天線(xiàn)，圖11 早期天線(xiàn)天線(xiàn)的早期發(fā)展受到信號(hào)發(fā)生器實(shí)用性的制約，采用镕福雷斯待三極管產(chǎn)生高達(dá)1mh的連續(xù)波信號(hào)后，1920年左右，可調(diào)節(jié)物理長(zhǎng)度的諧振天線(xiàn)(例如一個(gè)半波振子天線(xiàn))成為現(xiàn)實(shí)。就在第二次世界大戰(zhàn)前夕，微波速調(diào)管和磁控管信號(hào)發(fā)生器以及波導(dǎo)管得到了發(fā)展，這些促進(jìn)了喇叭天線(xiàn)的發(fā)展。第一部商用微波無(wú)線(xiàn)電話(huà)系統(tǒng)1934年在英國(guó)和法國(guó)間開(kāi)始運(yùn)營(yíng)，工作頻率為18ghz。戰(zhàn)

11、爭(zhēng)中對(duì)雷達(dá)的需求產(chǎn)生了許多“摩登”天線(xiàn)，如大反射面天線(xiàn)，透鏡天線(xiàn)和波導(dǎo)陣列大線(xiàn)1。1.2 直立天線(xiàn)的應(yīng)用天線(xiàn)是個(gè)看似很專(zhuān)業(yè)的名詞，其實(shí)天線(xiàn)的基本原理并不復(fù)雜，天線(xiàn)可以是任何的導(dǎo)線(xiàn)或者是導(dǎo)體，此一導(dǎo)線(xiàn)或?qū)w可以通過(guò)脈沖或者是交流訊號(hào)電流。這一電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)或者是導(dǎo)體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)及磁場(chǎng)，而這些電磁場(chǎng)就與通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的電流節(jié)奏一樣，假如在旁邊有另一導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)這電磁場(chǎng)，便會(huì)感應(yīng)出電流，而此電流就與另一條產(chǎn)生電磁場(chǎng)的導(dǎo)線(xiàn)上之電流一樣，只是電流規(guī)模會(huì)小很多。假如產(chǎn)生電磁場(chǎng)的導(dǎo)線(xiàn)很長(zhǎng)，比如長(zhǎng)到大約一個(gè)波長(zhǎng)左右，那么由這導(dǎo)線(xiàn)所產(chǎn)生出的電磁場(chǎng)輻射，就可延伸達(dá)到很遠(yuǎn)的距離。圖1-2 基本的四分之一波長(zhǎng)鞭狀天線(xiàn)最簡(jiǎn)單的垂

12、直天線(xiàn)就是鞭狀天線(xiàn)(whip)，參看圖1-2所示。所謂的鞭狀天線(xiàn)指的就是一根長(zhǎng)四分之一波長(zhǎng)的導(dǎo)管或?qū)Ь€(xiàn)站立在接地面上，最普遍的例子就是汽車(chē)上用的天線(xiàn)，以及做為廣播接收天線(xiàn)、市民波段天線(xiàn)、及業(yè)余無(wú)線(xiàn)電用天線(xiàn)，甚至是大哥大的天線(xiàn)。鞭狀天線(xiàn)的發(fā)展可以追朔到1890年代，當(dāng)時(shí)馬可尼進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電波實(shí)驗(yàn)，使用的就是鞭狀天線(xiàn)，當(dāng)時(shí)馬可尼希望能夠印證無(wú)線(xiàn)電波可傳遞到很遠(yuǎn)的地方。  為了達(dá)成這個(gè)理想，他把一根天線(xiàn)延伸得很長(zhǎng)，而且高聳在地面上，因?yàn)楫?dāng)時(shí)試驗(yàn)用的頻率很低，波長(zhǎng)相當(dāng)長(zhǎng)，所以天線(xiàn)的長(zhǎng)度也就很長(zhǎng)，馬可尼于當(dāng)時(shí)得到一個(gè)結(jié)論，就是天線(xiàn)離地面越遠(yuǎn)，接收的效果越好。  天線(xiàn)與其它電子零件一樣，最

13、少也要有兩個(gè)接線(xiàn)端點(diǎn)，鞭狀天線(xiàn)也不例外，除了天線(xiàn)主體外，接地面就是其中的一個(gè)接線(xiàn)端，也許是所謂的接地面并不明顯，它可能是線(xiàn)路板的接地銅箔，甚至可能只是干電池的負(fù)端。  由鞭狀天線(xiàn)主體及接地面才能組成一個(gè)完整的天線(xiàn)，因?yàn)樘炀€(xiàn)必須要透過(guò)主天線(xiàn)體與接地面之間才能建立起電磁場(chǎng)，這樣有了交流訊號(hào)的通路，才能算是完整的電路。標(biāo)準(zhǔn)的接地面必須要延伸出四分之一波長(zhǎng)以上，在環(huán)境或空間不允許之下，接地面可能會(huì)較小，這雖然照樣可以正常運(yùn)作，但是性能會(huì)有很大的折扣。 四分之一波長(zhǎng)鞭狀天線(xiàn)的尺寸并不小，對(duì)于1mhz的am廣播波段而言，四分之一波長(zhǎng)大約是75公尺左右，但是對(duì)于fm廣播波段而言，比如是100mhz

14、，則四分之一波長(zhǎng)大約是75公分，這種四分之一波長(zhǎng)的尺寸會(huì)隨著頻率的上升而逐漸縮小。例如頻率到了1000mhz，四分之一波長(zhǎng)就只剩下7.5公分，如果以公分為單位的話(huà)，四分之一波長(zhǎng)就是以7500去除以頻率(mhz)。但這算出來(lái)的長(zhǎng)度只是一個(gè)參考基準(zhǔn)點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用時(shí)，天線(xiàn)長(zhǎng)度可能需要長(zhǎng)一些，也可能需要短一點(diǎn)。如天線(xiàn)主體肥胖時(shí)，可能就要短一些，或者不是從天線(xiàn)底端做饋送點(diǎn)，可能要短一些；至于天線(xiàn)體所擺放的接地面太小時(shí)，那么天線(xiàn)體可能就要適度地加長(zhǎng)了。  天線(xiàn)的長(zhǎng)度要從靠近真正的接地面算起，或者從發(fā)射機(jī)的輸出阜算起。如果有這么一只鞭狀天線(xiàn)裝在盒子內(nèi)，而且采用一般的接線(xiàn)連接到發(fā)射機(jī)，那么從發(fā)射機(jī)

15、到天線(xiàn)盒之間的接線(xiàn)也會(huì)成為天線(xiàn)體的一部份。  為了確保天線(xiàn)可以正常調(diào)諧工作，采用外接天線(xiàn)時(shí)，記得要使用同軸纜線(xiàn)來(lái)連接天線(xiàn)，對(duì)于一般的雙面線(xiàn)路板，可以使用一面接地板另一面布置銅箔線(xiàn)的方式來(lái)模擬同軸纜線(xiàn)。之所以強(qiáng)調(diào)要采用同軸纜線(xiàn)，一方面是為了要確保天線(xiàn)的正常運(yùn)作，另一方面也可確保訊號(hào)在傳輸過(guò)程當(dāng)中，會(huì)有最小的損失。同時(shí)更要注意天線(xiàn)體不能太靠近接地面，否則會(huì)變成傳輸線(xiàn)而不是天線(xiàn)體。直立天線(xiàn)在工程中廣泛的應(yīng)用，同樣也出現(xiàn)了常見(jiàn)的問(wèn)題，大概有三種問(wèn)題，如下（1）直立天線(xiàn)架設(shè)距地表高度工程應(yīng)用中直立天線(xiàn)一般離地都有一定的高度，而了便于研究直立天線(xiàn)，都不考慮其離地表高度，這樣直立天線(xiàn)的方向圖比較規(guī)

16、則，在工程應(yīng)用中對(duì)直立天線(xiàn)的研究就必須考慮它離地高度對(duì)天線(xiàn)方向性的影響。（2）直立天線(xiàn)的有效高度在長(zhǎng)、中波波段，由于天線(xiàn)的電高度不可能很高，因此其輻射電阻很低，要在不增加高度h的條件下增大輻射電阻，惟一的辦法是提高天線(xiàn)的有效高度。（3）地表電性能的影響在對(duì)直立天線(xiàn)理論分析時(shí)，大多數(shù)把地表考慮成理想導(dǎo)電體，但對(duì)于用于廣播發(fā)射臺(tái)的鐵塔天線(xiàn)，因其輻射功率很大（可達(dá)數(shù)十千瓦，乃至數(shù)百千瓦），這樣地面的損耗就比較大，影響天線(xiàn)的效率。第2章 直立天線(xiàn)的理論分析第2章 直立天線(xiàn)的理論分析2.1 分析直立天線(xiàn)的基礎(chǔ)知識(shí)天線(xiàn)的問(wèn)題首先是要分析研究發(fā)射天線(xiàn)所產(chǎn)生的輻射波（輻射場(chǎng)）在空間的分布規(guī)律，這對(duì)實(shí)現(xiàn)不同目的

17、的無(wú)線(xiàn)電信是非常重要的。例如，移動(dòng)通信的基站天線(xiàn)應(yīng)具有輻射最強(qiáng)方向沿地表且在水平方向上方向相同（水平全向）的輻射波分布。而對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)電信，輻射波應(yīng)具有“針狀波束”的分布，這既節(jié)省了發(fā)射功率，同時(shí)也減少了對(duì)其他無(wú)線(xiàn)電信系統(tǒng)的干擾（連續(xù)波干擾）。求解發(fā)射天線(xiàn)的輻射場(chǎng)問(wèn)題，屬于電磁場(chǎng)理論中由已知場(chǎng)分布求其場(chǎng)在空間的分布問(wèn)題，符合人們分析研究問(wèn)題的習(xí)慣和規(guī)律（即順向思維），因此我們討論天線(xiàn)問(wèn)題應(yīng)從求解發(fā)射天線(xiàn)的輻射場(chǎng)入手并作為討論的重點(diǎn)。至于接收天線(xiàn)問(wèn)題，則是在研究發(fā)射天線(xiàn)的基礎(chǔ)上，借助于電路理論中的互易定理建立天線(xiàn)發(fā)射與接收狀態(tài)之間的關(guān)系而獲得所需要的結(jié)果。由空間一點(diǎn)處電磁場(chǎng)的規(guī)律，即麥克斯韋

18、方程的微分形式： （2-1） 可知，作為場(chǎng)源的存在形式有傳導(dǎo)電流密度j、電荷密度（在時(shí)變的情況下，它是與j相關(guān)的），還有時(shí)變的電場(chǎng) （位移電流密度）和時(shí)變的磁場(chǎng) （對(duì)應(yīng)于電場(chǎng)的情況，也可稱(chēng)之位移磁流密度）。那么，流有時(shí)變電流的金 屬導(dǎo)線(xiàn)就是一種發(fā)射天線(xiàn)；而內(nèi)有時(shí)變電場(chǎng)或時(shí)變磁場(chǎng)分布的口經(jīng)面（如 波導(dǎo)壁面上開(kāi)槽、波導(dǎo)終端開(kāi)口面等）也是一種發(fā)射天線(xiàn)形式。2.1.1 電流元的輻射場(chǎng)從直觀和更為具體的角度考慮，我們研究發(fā)射天線(xiàn)的輻射場(chǎng)分布問(wèn)題，從載有時(shí)變電流的金屬導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)狀天線(xiàn)入手。線(xiàn)狀天線(xiàn)可以看做是無(wú)窮多電流元的連接組合，那么空間任一點(diǎn)處這無(wú)窮多電流元所產(chǎn)生的場(chǎng)之和（一般地說(shuō)這是不同矢量方向、不同幅值

19、和相位的矢量之和），這也正是我們研究電流元輻射場(chǎng)的意義所在。電流元是為分析線(xiàn)狀天線(xiàn)而設(shè)想的一個(gè)物理模型，它是一端具有微分長(zhǎng)度、截面尺寸更小于其長(zhǎng)度并流有正弦時(shí)變電流的天線(xiàn)微分分段，這樣在其長(zhǎng)度范圍內(nèi)我們可以認(rèn)為其電流的幅值和相位都是恒定的。電流元也稱(chēng)為基本電振子或元電輻射體，因?yàn)樗菫檠芯烤€(xiàn)天線(xiàn)而抽象出來(lái)的天線(xiàn)最小構(gòu)成單元。電流元也被稱(chēng)為電偶極子，因?yàn)樵谡視r(shí)變電流的情況下，它相當(dāng)于位于兩端面位置上的一對(duì)電量相等極性相反且隨時(shí)間極性交變的點(diǎn)電荷。討論天線(xiàn)輻射場(chǎng)問(wèn)題宜采用球坐標(biāo)系，圖2-1就是把電流元置于球坐標(biāo)系原點(diǎn)時(shí)，空間（球面上）任一點(diǎn)處其電場(chǎng)矢量的球坐標(biāo)分量的表示。圖2-1 電流元分析圖電

20、流元在其周?chē)臻g區(qū)域產(chǎn)生的電磁波的表達(dá)式為 （2-2）可見(jiàn)其場(chǎng)量幅值與距離r的關(guān)系是很復(fù)雜的。我們分析天線(xiàn)的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)（即距離r>>的空間區(qū)域）輻射場(chǎng)更具有實(shí)際意義。當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)至天線(xiàn)的距離r遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)時(shí)，式（2-2）中與 項(xiàng)比較， 及 項(xiàng)均可略去，這樣便得到電流元輻射場(chǎng)的足夠精確的表達(dá)式可知，電流元輻射場(chǎng)只是和兩個(gè)場(chǎng)分量，它們相互垂直、相位相同、幅值與距離成反比，它們所構(gòu)成的坡印廷矢量，即電磁波的能量向r方向傳播。電流元的輻射場(chǎng)表達(dá)式為 （2-3）下面我們可根據(jù)式（2-3）來(lái)進(jìn)一步分析電流元產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)即輻射場(chǎng)的一些性質(zhì)：（1）電流元輻射場(chǎng)的電場(chǎng)與磁場(chǎng)空間方向正交（相互垂直），且垂直于波

21、的傳播方向；它們?cè)跁r(shí)間上同相位；幅值比為輻射波的波阻抗。這樣當(dāng)電流元在空間任一位置處的輻射場(chǎng)的電場(chǎng)為已知時(shí)，這一點(diǎn)處的磁場(chǎng)的方向、幅值和相位也就確定了。（2）電流元輻射場(chǎng)的相位隨r的增大而不斷滯后，其等相位面是以r為半徑的球面，即電流元的輻射波是球面波。在r值極大的局部空間區(qū)域，電流元的輻射波可近似為平面波而且是tem波。（3）輻射波的強(qiáng)度即場(chǎng)強(qiáng)的幅值或與比值 正比。就是說(shuō)載流導(dǎo)線(xiàn)即天線(xiàn)的長(zhǎng)度（這里是）能與波長(zhǎng)相比擬時(shí)才能產(chǎn)生有效的輻射。這就告訴我們，一般地說(shuō)天線(xiàn)的工作頻率越高其尺寸越??；低頻信號(hào)難于建立有效的輻射，因?yàn)殡y于構(gòu)造與其波長(zhǎng)尺寸相當(dāng)?shù)奶炀€(xiàn)。因此，在無(wú)線(xiàn)電信中對(duì)所欲傳送的信號(hào)進(jìn)行頻譜

22、搬移（調(diào)制），不只是為了信道復(fù)用，也是為了實(shí)現(xiàn)有效的輻射。（4）電流元輻射場(chǎng)的幅值（或）具有方向性，即電流元向不同空間方向輻射電磁波的強(qiáng)度不同。由式（2-3）可知，電流元輻射的幅值在r確定的情況與方位角無(wú)關(guān)（從對(duì)稱(chēng)關(guān)系考慮這是不難理解的），與俯仰角有關(guān)。我們把天線(xiàn)輻射場(chǎng)表達(dá)式中與方向有關(guān)的因子定義為天線(xiàn)的方向函數(shù)，記做。那么電流元的方向函數(shù)為 （2-4）方向函數(shù)的圖象就是天線(xiàn)的方向圖，方向圖更直觀形象地表示出天線(xiàn)輻射的方向性。圖2-2是用直角坐標(biāo)（即標(biāo)高圖）和極坐標(biāo)做出的電流元的方向圖。前者因角度坐標(biāo)不受限而可以細(xì)化，后者則更為形象和直觀地表示輻射的方向性。在天線(xiàn)理論分析中更多的是采用極坐標(biāo)方

23、向圖。(a) (b)圖2-2 電流元方向圖我們把天線(xiàn)輻射最強(qiáng)的方向定義為天線(xiàn)的主向，也就是天線(xiàn)方向函數(shù)為最大值的方向。電流元主向?yàn)?，即與電流元軸線(xiàn)垂直的方向。由于電流元的輻射場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)分布，因此其主向不是單一方向而是環(huán)繞電流元軸線(xiàn)一周與其軸線(xiàn)垂直的所有方向。顯然，若電流元垂直于地面（暫不考慮地面的影響）。它的方向圖則與廣播發(fā)射天線(xiàn)、電視發(fā)射天線(xiàn)及移動(dòng)通信基站天線(xiàn)所要求的方向圖大體上是吻合的。2.1.2 行波天線(xiàn)的輻射場(chǎng)如圖2-3所示，我們以流有行波電流的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)的輻射場(chǎng)分析為例，來(lái)說(shuō)明電流元是怎樣應(yīng)用于線(xiàn)天線(xiàn)的分析研究中的。載有行波電流的長(zhǎng)直天線(xiàn)稱(chēng)為行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)，令線(xiàn)長(zhǎng)大于半波長(zhǎng)，線(xiàn)終端接匹

24、配負(fù)載以保證線(xiàn)上為行波電流。為簡(jiǎn)化分析，暫不計(jì)地面影響，既行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)工作于自由空間；不計(jì)沿線(xiàn)的歐姆損失和輻射損失，即沿線(xiàn)長(zhǎng)電流輻值不變而只有相位滯后。這樣行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)上的電流為 （2-5）其相移常數(shù)與自由空間中電磁波的相移常數(shù)相同。圖2-3 行播天線(xiàn)電路圖把行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)看做是無(wú)窮多的電流元沿天線(xiàn)軸線(xiàn)連接而成，如圖2-4。取線(xiàn)上任一位置z處的dz線(xiàn)段，我們把它看做電流元（在dz內(nèi)線(xiàn)上電流幅值、相位均為恒定），它在空間任一點(diǎn)p處產(chǎn)生的輻射場(chǎng)（這里只寫(xiě)出電場(chǎng)記做，而無(wú)須再寫(xiě)出磁場(chǎng)）為 （2-6）圖 2-4 行波天線(xiàn)分析圖整個(gè)長(zhǎng)線(xiàn)長(zhǎng)中無(wú)窮多個(gè)這樣的電流元都要在p點(diǎn)處產(chǎn)生各自的輻射場(chǎng)，它們疊加的結(jié)果就

25、是整個(gè)行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)的輻射場(chǎng)。2.2 對(duì)稱(chēng)振子我們可以用分析行波長(zhǎng)線(xiàn)天線(xiàn)那樣，利用電流元和疊加原理來(lái)分析對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的輻射特性。為此必須首先確定對(duì)稱(chēng)振子上的高頻電流分布的規(guī)律。在工程上采取近似的方法，把對(duì)稱(chēng)振子看成是終端開(kāi)路的傳輸線(xiàn)兩線(xiàn)張開(kāi)的結(jié)果，并認(rèn)為其上的電流分布規(guī)律仍和張開(kāi)前的終端開(kāi)路線(xiàn)規(guī)律一樣。2.2.1 對(duì)稱(chēng)振子上的電流現(xiàn)以對(duì)稱(chēng)振子的饋電點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)（參照?qǐng)D2.1），則可寫(xiě)出對(duì)稱(chēng)振子右臂（z>0）上的電流表達(dá)式 （2-7）對(duì)稱(chēng)振子左臂（z<0）張開(kāi)前其上電流與右臂反相位（反方向），張開(kāi)后空間方向上電流方向與右臂相同，這樣整個(gè)對(duì)稱(chēng)振子上的電流分布可寫(xiě)成下式 （2-8）式中是波

26、腹電流, 為對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的長(zhǎng)度，相移常數(shù) 與自由空間輻射波的相移常數(shù)相同。2.2.2 對(duì)稱(chēng)振子上的電流由以上分析可知，對(duì)稱(chēng)振子上的電流分布是不均勻的。為分析對(duì)稱(chēng)振子的輻射特性，我們同樣把對(duì)稱(chēng)振子看做是無(wú)窮多個(gè)電流元沿天線(xiàn)軸線(xiàn)z方向有序排列連接而成，如圖2-5所示。在對(duì)稱(chēng)振子兩臂取對(duì)稱(chēng)的位置z和-z處的一對(duì)電流元和，由于對(duì)稱(chēng)振子結(jié)構(gòu)及電流分布的對(duì)稱(chēng)性，電流元和的電流幅值、相位是相同的，它們?cè)诳臻g任一點(diǎn)p處的輻射場(chǎng)分別為 和 （2-9） 圖2-5 對(duì)稱(chēng)振子分析圖 和 在p點(diǎn)的疊加，是在觀察線(xiàn)，都很大，可以認(rèn)為它們平行，這樣 和 即為矢量方向相同的共線(xiàn)矢量，矢量求和則簡(jiǎn)化為標(biāo)量和。而且因?yàn)椋?；?duì)稱(chēng)位

27、置的電流元長(zhǎng)度一樣即；在場(chǎng)量疊加時(shí)，的差異對(duì)場(chǎng)量幅值的影響可以忽略不計(jì)，但對(duì)場(chǎng)量相位的影響則必須考慮。以垂直天線(xiàn)的原點(diǎn)的觀察線(xiàn)r為基準(zhǔn)，則有 （2-10） 于是我們可以得到對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)上電流元在空間上任一點(diǎn)p處的輻射場(chǎng)疊加的結(jié)果 （2-11）則對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)在空間任一點(diǎn)p處的輻射場(chǎng)，應(yīng)是構(gòu)成它的無(wú)窮多電流元在p點(diǎn)輻射的疊加結(jié)果，即 （2-12）從中可以得到對(duì)稱(chēng)振子的方向函數(shù) （2-13） 式中為垂直天線(xiàn)的軸線(xiàn)為基準(zhǔn)的角度，為垂直天線(xiàn)的長(zhǎng)度，h為垂直天線(xiàn)離地高度， 為相移常數(shù)。對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)的方向函數(shù)與方向角無(wú)關(guān)，這表明其方向圖是以振子軸線(xiàn)為基準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)圖形，這是由對(duì)稱(chēng)振子的結(jié)構(gòu)所決定的，因而對(duì)稱(chēng)

28、振子天線(xiàn)的輻射場(chǎng)分布是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)分布的。對(duì)稱(chēng)振子的一臂長(zhǎng)在方向函數(shù)中作為參量會(huì)影響到方向圖。在圖中示出不同臂長(zhǎng)的對(duì)稱(chēng)振子子午面（即通過(guò)振子軸的平面）內(nèi)的方向圖。對(duì)稱(chēng)振子天線(xiàn)在振子軸線(xiàn)方向上零輻射，這是與電流元的輻射特性相一致的。圖26 對(duì)稱(chēng)振子的e面方向圖(2h=0.5,1,1.5,2)a)2h0.5 b)2h1.0 c2h1.5 d)2h2.02.3 直立天線(xiàn)長(zhǎng)波和中波波段，采用地表面波傳播方式，電磁波的傳播穩(wěn)定且距離遠(yuǎn)。地表面波要求天線(xiàn)輻射垂直極化波，因?yàn)榈孛鎸?duì)水平極化波的衰減大（水平極化波在地面產(chǎn)生的感生電流大）。這就是采用垂直地面的直立架設(shè)的天線(xiàn)。如圖2-7所示為幾種典型的直立天線(xiàn)，如用

29、于廣播發(fā)射的鐵塔天線(xiàn)圖2-7（a）,用于中小功率通信電臺(tái)的傘形天線(xiàn)圖2-7（b）和“t”行天線(xiàn)圖2-7（c），用于移動(dòng)通信臺(tái)的鞭狀天線(xiàn)圖2-7（d）等。 (b) （a） 圖2-7幾種典型的直立天線(xiàn)如果把地表面看做理想導(dǎo)電平面，那么直立天線(xiàn)與其鏡像（正象）剛好成為一個(gè)對(duì)稱(chēng)振子。直立天線(xiàn)高度h就是振子一臂長(zhǎng)，再把計(jì)算對(duì)稱(chēng)振子輻射場(chǎng)公式中的角換作觀察線(xiàn)與地面的夾角（與互為余角），則可寫(xiě)出直立天線(xiàn)輻射場(chǎng)的表達(dá)式 （2-14）在工程實(shí)際的計(jì)算中，往往因天線(xiàn)高度h<0.25而不能出現(xiàn)波腹電流，這時(shí)采用天線(xiàn)輸入電流更方便。輸入電流。上式可改為 （2-15）從中可得到直立天線(xiàn)的方向函數(shù) （2-16）其方

30、向圖就是直立的對(duì)稱(chēng)振子的方向圖，不過(guò)地面以下沒(méi)有意義2，見(jiàn)圖2-8。 p r 水平平面 鉛直平面 h a h(a) (b) (c)圖2-8 直立天線(xiàn)方向圖2.4 本章小結(jié) 本章介紹了電流元的輻射場(chǎng)，通過(guò)電流元再來(lái)分析行波天線(xiàn)，由行波天線(xiàn)來(lái)分析對(duì)稱(chēng)振子輻射特性，最后是直立天線(xiàn)，它與地面鏡像的部分正好夠成一個(gè)對(duì)稱(chēng)振子，所以易推出直立天線(xiàn)的方向函數(shù)。下章介紹的是直立天線(xiàn)在工程應(yīng)用中的問(wèn)題。第3章 垂直天線(xiàn)在工程中的問(wèn)題第3章 垂直天線(xiàn)在工程中的問(wèn)題3.1 垂直天線(xiàn)架設(shè)距地表高度的影響如果把地表面看做理想導(dǎo)電平面，那么直立天線(xiàn)與其鏡像（正象）剛好夠成為一個(gè)對(duì)稱(chēng)振子，所以直立天線(xiàn)的方向函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程和對(duì)

31、稱(chēng)振子就非常相似了，由于用于通信臺(tái)的鞭狀天線(xiàn)大部分都離地有一定的高度，所以對(duì)稱(chēng)振子臂長(zhǎng)，是直立天線(xiàn)的長(zhǎng)度，h是直立天線(xiàn)離地高度。如圖3-1。圖3-1 垂直天線(xiàn)分析圖根據(jù)上章對(duì)對(duì)稱(chēng)振子的方向函數(shù)的推導(dǎo)過(guò)程，我可以得到垂直天線(xiàn)上電流元在空間上任一點(diǎn)處的輻射場(chǎng)疊加的結(jié)果，并且 （3-1）垂直天線(xiàn)上z點(diǎn)處電流元的輻射場(chǎng) （3-2）鏡像上z點(diǎn)處電流元的輻射場(chǎng) （3-3）則垂直天線(xiàn)在空間任一點(diǎn)處的輻射場(chǎng)，應(yīng)是構(gòu)成它的無(wú)窮多電流元在此點(diǎn)輻射的疊加結(jié)果，即 （3-4）因?yàn)橹豢紤]地面以上，+h>0,即 （3-5）從中可以得到垂直天線(xiàn)的方向函數(shù) （3-6）為研究垂直天線(xiàn)在不同的架設(shè)高度的影響，為了簡(jiǎn)單分析，

32、我們作出h=0， ， ， 時(shí)的方向圖進(jìn)行分析（為簡(jiǎn)化，令 ，即半波振子情況）利用matlab畫(huà)出方向圖（程序附錄4）圖3-2 h=0 直立天線(xiàn)的方向圖 圖3-3 h= 直立天線(xiàn)的方向圖 圖3-4 h= 直立天線(xiàn)的方向圖 圖3-5 h=直立天線(xiàn)的方向圖h=0，即為對(duì)稱(chēng)振子的方向圖的一半，可以看出垂直天線(xiàn)的電磁波輻射的方向是水平全向的。當(dāng)h>0，從圖上可以看的出，垂直天線(xiàn)的輻射的方向不僅僅沿地表了，而且在斜上方也有電磁波的輻射，并且從四個(gè)圖中可以看出副瓣的輻射的能量增加和副瓣在增加。還有從圖中看出隨著垂直天線(xiàn)高度的增加主瓣的寬度減少。鞭狀天線(xiàn)一般離地面有一定的高度，我們已經(jīng)看到了不同的高度的

33、方向圖了，它們副瓣的增加，也就相當(dāng)于增加了干擾，例如手機(jī)就是用的鞭狀天線(xiàn)，副瓣的增加，對(duì)信號(hào)的接受有干擾，對(duì)人大腦輻射增加了，同樣車(chē)載天線(xiàn)也是屬于鞭狀天線(xiàn)，所以減少副瓣的增加和輻射強(qiáng)度是我們解決鞭狀天線(xiàn)問(wèn)題之一。3.2 有效高度天線(xiàn)的有效高度（長(zhǎng)度）是一個(gè)等效概念，它是把天線(xiàn)不均一的電流分布折算成均一分布的等效長(zhǎng)度，其前提是天線(xiàn)的主向及主向輻射強(qiáng)度不變。有效高度是直立天線(xiàn)，特別是鞭狀天線(xiàn)的重要參量。參考圖3-6以直立天線(xiàn)的輸入電流作為折算基準(zhǔn)，天線(xiàn)上任意位置處的電流為 （3-7）圖3-6 天線(xiàn)的有效高度根據(jù)有效高度的折算概念，以為基準(zhǔn) （3-8）經(jīng)過(guò)整理 （3-9）式中的相移常數(shù) 。若直立天線(xiàn)

34、的高度，特別是鞭狀天線(xiàn)h<<,對(duì)式中三角函數(shù)作級(jí)數(shù)展開(kāi)并略去高冪項(xiàng)，則得 （3-10）用于廣播發(fā)射的鐵塔天線(xiàn)不能用（3-9）來(lái)計(jì)算有效高度，因?yàn)檩椛涔β屎艽螅炀€(xiàn)導(dǎo)體的損耗功率不能忽略，天線(xiàn)上的電流分布不能按式（3-7） 而要用有損線(xiàn)的雙曲函數(shù)規(guī)律來(lái)表示。為減弱廣播發(fā)射用鐵塔天線(xiàn)向高空的輻射，以免接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)因天波分量的干涉產(chǎn)生衰落現(xiàn)象，通常取鐵塔天線(xiàn)高度 （3-11）這樣使主瓣更窄。工程上稱(chēng)之為抗衰落天線(xiàn)。在長(zhǎng)、中波波段，由于天線(xiàn)的電高度不可能很高，因此其輻射電阻很低，要在不增加高度h的條件下增大輻射電阻，惟一的辦法是提高天線(xiàn)的有效高度，由有效高度的定義可知，若設(shè)法改變沿天線(xiàn)的電流

35、分布，則可以提高，理想的情況是其電流分布等同于電基本振子的電流分布即沿線(xiàn)的電流是等幅同相的則可以采用加載的辦法來(lái)改善電流分布，加載形式又分為集中加載和分布加載，加載可以是電容性或電感性負(fù)載。當(dāng)工作波長(zhǎng)在分米波以下，加載可以使天線(xiàn)電流分布從駐波變?yōu)樾胁?，從而達(dá)到增寬天線(xiàn)工作頻帶寬度的目的。改善直立天線(xiàn)性能的途徑則是提高輻射電阻和減少損耗電阻。具體辦法一種是給天線(xiàn)加頂負(fù)載；另一種辦法則是給天線(xiàn)中間加感，這種方法多用于鞭狀天線(xiàn)。 加頂負(fù)載如圖3-7所示，在鞭狀天線(xiàn)的頂端加金屬球、金屬圓盤(pán)或金屬輻射葉等，均稱(chēng)為頂負(fù)載。天線(xiàn)加頂負(fù)載后增加了天線(xiàn)頂端與地的分布電容，使天線(xiàn)頂端電流不再為零。這相當(dāng)于天線(xiàn)的高

36、度h增高，增加了天線(xiàn)的有效高度，從而提高了天線(xiàn)的輻射電阻。圖3-7 天線(xiàn)加頂對(duì)于輻射功率比較大的固定電臺(tái)的天線(xiàn)，頂負(fù)載可以做大些，如圖3-8中鐵塔天線(xiàn)頂端的金屬網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)2。 圖3-8 鐵塔天線(xiàn)加頂天線(xiàn)加頂負(fù)載后的等效增長(zhǎng)部分可那以下方法估算 （3-12） （3-13）式中為直立天線(xiàn)的平均波阻抗，它應(yīng)為相應(yīng)對(duì)稱(chēng)振子平均波阻抗的一半。是頂負(fù)載對(duì)地的電容。加頂負(fù)載后，天線(xiàn)的有效長(zhǎng)度可按如下經(jīng)驗(yàn)公式估算 （3-14）在直立接地天線(xiàn)的頂部加一根或幾根水平或傾斜的導(dǎo)線(xiàn)，構(gòu)成t形，倒l形和傘形天線(xiàn)。在中波鐵塔天線(xiàn)的頂端加一水平金屬網(wǎng)、球或柱，在短波鞭天線(xiàn)的頂端加星狀輻射葉片。這此線(xiàn)、板、片等柳稱(chēng)為天線(xiàn)的頂負(fù)

37、載，其作用是增大頂端對(duì)地的分布電容，使天線(xiàn)頂端的電流不再為零。加感線(xiàn)圈在單極天線(xiàn)中部某點(diǎn)加入一定數(shù)值的感抗，就可抵消該點(diǎn)以上線(xiàn)段在該點(diǎn)所呈現(xiàn)的部分容抗，從而起到提高電流波腹點(diǎn)，使c點(diǎn)以下電流分布趨向均勻。見(jiàn)圖42，它對(duì)加感點(diǎn)以上線(xiàn)段的電流分布并無(wú)改善作用。加感點(diǎn)的位置一般選擇在距天線(xiàn)頂端(1/31/2)h處，h為天線(xiàn)的實(shí)際高度。因?yàn)槿籼咏旤c(diǎn)，此點(diǎn)的容抗很高需要插入大電感量的線(xiàn)圈才起作用，這不僅增加了天線(xiàn)上部的重量，使天線(xiàn)不穩(wěn)定，也引入了較高的損耗電阻。由于它僅對(duì)加感點(diǎn)以下線(xiàn)段的電流分布起改善作用，顯然，加感點(diǎn)不應(yīng)該選得太低。無(wú)論是加頂電容還是插入線(xiàn)圈，均稱(chēng)天線(xiàn)的加載。天線(xiàn)加載除了集中加載外

38、，還采用涂一定厚度的介質(zhì)層進(jìn)行分布電抗加載。加介質(zhì)涂層的目的是為了防護(hù)或改善天線(xiàn)的輻射特性，在許多場(chǎng)合下不允許天線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)與周?chē)劫|(zhì)直接接觸。加載不僅用于直立接地天線(xiàn)中，對(duì)稱(chēng)振子兩臂同樣可采用加載的措施來(lái)相對(duì)地減小其尺寸。3.3 地表電性能的影響及對(duì)策在長(zhǎng)、中波天線(xiàn)中，由于輻射電阻小，天線(xiàn)的損耗便顯得更為重要。天線(xiàn)的損耗包括導(dǎo)線(xiàn)的銅損耗、絕緣材料的介質(zhì)損耗和地電流的損耗。銅損耗和介質(zhì)損耗一般都很小，可忽略不計(jì)，在此，只考慮地?fù)p耗的影響。長(zhǎng)、中波天線(xiàn)大多是垂直天線(xiàn)，從底瑞饋電，發(fā)射機(jī)一端接地另一端與天線(xiàn)連接，如圖3-9所示。輸出電流經(jīng)一瑞流到天線(xiàn)，再經(jīng)過(guò)天線(xiàn)與地之間的分布電容以位移電流的形式流到地面

39、，成為地電流，然后流到天線(xiàn)的另一端。因?yàn)榈孛媸情L(zhǎng)、中波天線(xiàn)的回路，但地面土壤不是理想導(dǎo)體，電流流過(guò)會(huì)引起損耗，這種損耗比起銅損耗和絕緣損耗大得多，因面設(shè)法改造地面的導(dǎo)電能力，盡量減小地?fù)p失，對(duì)提高天線(xiàn)效率十分重要。圖3-9 電流分布圖 地?fù)p耗的計(jì)算方法是，首先假定地是理想導(dǎo)電地，求出地面以下的電流分布，再由分布電流及實(shí)際地面的土壤參數(shù)求出地?fù)p耗功率。 現(xiàn)以 代表在地表面距離天線(xiàn)為y處的總徑向電流，通過(guò)計(jì)算可得 （3-15） 式中，y為離天線(xiàn)底的距離，h為天線(xiàn)的高度，為天線(xiàn)的輸入電流。 根據(jù)此式可以對(duì)不同高度h的天線(xiàn)畫(huà)出徑向電流 隨天線(xiàn)底的徑向距離y/而變的關(guān)系曲線(xiàn)，如圖3-9所示(圖中假設(shè)輻射

40、功率為lkw。由圖可見(jiàn)，當(dāng)h</4時(shí)，天線(xiàn)助總徑向電流隨y的增大而減小；當(dāng)h>/4時(shí)，地電流隨y的增大而增大；當(dāng)h=/4時(shí)，地電流則不隨距離而變，但不論h為何值，隨著y的增大地電流都是趨向一個(gè)固定值。由此式可以看出， 由兩部分組成。大括號(hào)內(nèi)的實(shí)部屬于輻射場(chǎng)成分，它隨y的增大而增大，并趨向一確定值；大括號(hào)內(nèi)的虛部用于感應(yīng)場(chǎng)成分，它隨y的增大而減小，這兩部分電流的相位差。在y2附近，不論h為何值 都趨向一固定值，實(shí)際上己幾乎完全是輻射場(chǎng)。所以，在y>2范圍，地電流雖然還有相當(dāng)大的數(shù)值，但這時(shí)地電流的損耗已用于電波傳播的損耗。因此，在計(jì)算天線(xiàn)地?fù)p耗時(shí)只需考慮離天線(xiàn)底2的圓周范圍內(nèi)的

41、地電流。圖3-10 不同高度天線(xiàn)的地電流分布曲線(xiàn)由圖3-10可以看出，當(dāng)天線(xiàn)電高度較小時(shí)，天線(xiàn)底附近的地電流很大，所以特別需要良好的地面，尤其是短天線(xiàn)，因其輻射電阻很小，更需要接地良好以便降低地?fù)p耗，提高天線(xiàn)效率。為了減少地電流造成的損失，需要采取措施改善土壤的導(dǎo)電性能，通常是在地面以下鋪設(shè)地網(wǎng)。地網(wǎng)就是以天線(xiàn)底部為中心的多根徑向輻射狀導(dǎo)線(xiàn)、地網(wǎng)的埋沒(méi)深度一般為0.2-0.5m，如果在耕地下面則應(yīng)埋設(shè)較深，以免鋤傷。線(xiàn)的根數(shù)可以從15根到350根，但一般不必超過(guò)120根，導(dǎo)線(xiàn)直徑約為3mm，長(zhǎng)度有半個(gè)波長(zhǎng)就夠了，但必須伸出天線(xiàn)頂在地而上的投影范圍之外，有時(shí)在導(dǎo)線(xiàn)末端加地樁，并將周界線(xiàn)與各地樁連

42、接起來(lái)，地樁的深度應(yīng)在穿透深度以下。 除了在地下埋設(shè)地網(wǎng)以減小損失以外，還可在地面上鋪設(shè)地網(wǎng)，地面上的地網(wǎng)稱(chēng)為平衡網(wǎng)，其形狀可以是正方形、長(zhǎng)方形、正六邊形等，內(nèi)部可為方格形或三角形，周?chē)鼽c(diǎn)可用絕緣子將其拉緊。對(duì)小功率發(fā)射臺(tái)，平衡網(wǎng)距地面的高度為0.51.5m，對(duì)大功率發(fā)射臺(tái)來(lái)說(shuō)為26m。平衡網(wǎng)離地面較高，能減小電流的損耗，但同時(shí)卻降低了天線(xiàn)的有效高度，從而減小了天線(xiàn)的輻射電阻，所以需要全面衡量，選取一個(gè)適中的高度。從減少地?fù)p耗捉高效率考慮，在地下埋沒(méi)地網(wǎng)效果比平衡網(wǎng)要好些，但埋設(shè)地網(wǎng)比較麻煩，移動(dòng)電臺(tái)一般都設(shè)平衡網(wǎng)。對(duì)于固定電臺(tái)，當(dāng)?shù)刭|(zhì)導(dǎo)電不良或?yàn)閳?jiān)硬巖石時(shí)，也須采用平衡網(wǎng)。埋設(shè)地網(wǎng)后，計(jì)算

43、地?fù)p耗時(shí)可以只計(jì)算土壤電流造成的損耗3。3.4 本章小結(jié)本章介紹了直立天線(xiàn)在工程應(yīng)用中常見(jiàn)的三種問(wèn)題：一，上章得到直立天線(xiàn)的方向函數(shù)，利用matlab畫(huà)出了不同的離地高度的方向圖，從中發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題。二，由于工作在長(zhǎng)波和中波天線(xiàn)的高度與波長(zhǎng)難于相當(dāng)，需要給天線(xiàn)加頂負(fù)載，來(lái)增加天線(xiàn)的有效高度。三，在工程中，地面不是理想的導(dǎo)體，有一定的阻抗，需要鋪設(shè)地網(wǎng)來(lái)減少阻抗，提高天線(xiàn)效率。結(jié) 論現(xiàn)在移動(dòng)通信事業(yè)以飛快的速度發(fā)展，離不開(kāi)天線(xiàn)技術(shù)的快速成長(zhǎng)。天線(xiàn)的種類(lèi)各種各樣，本課題研究的是直立天線(xiàn)，典型的直立天線(xiàn)幾種，廣播發(fā)射的鐵塔天線(xiàn)，用于中小功率通信電臺(tái)的傘狀天線(xiàn)和“t”行天線(xiàn)，用于移動(dòng)通信臺(tái)的鞭狀天線(xiàn)等

44、。本課題研究的主要問(wèn)題是直立天線(xiàn)在工程應(yīng)用中的問(wèn)題，在工程中，主要有三個(gè)問(wèn)題：其一，天線(xiàn)距地表架設(shè)高度對(duì)天線(xiàn)輻射的影響，通過(guò)推導(dǎo)和畫(huà)方向圖，了解到直立天線(xiàn)離地架設(shè)后，主瓣的寬度也隨著離地高度的增加變窄，但產(chǎn)生了副瓣，并且離地越高其副瓣越大，所以消除副瓣或者減少，是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的目的。其二，天線(xiàn)的有效高度，由于實(shí)際的直立天線(xiàn)很難做到高度與波長(zhǎng)相當(dāng)，需要增加天線(xiàn)的有效高度，具體辦法一種是給天線(xiàn)加頂負(fù)載；另一種辦法是給天線(xiàn)中間加感。其三，地表電性能的影響，對(duì)于實(shí)際，地表并不是理想的導(dǎo)電體，有一定的阻抗，通過(guò)鋪設(shè)金屬地網(wǎng)，來(lái)減少地面電阻，即減少地面的損耗，提高了天線(xiàn)效率。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加深入地了

45、解了直立天線(xiàn)，更接觸到在實(shí)際應(yīng)用中的直立天線(xiàn)，且發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)實(shí)際問(wèn)題。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1 王增和,盧春蘭,錢(qián)祖平等.天線(xiàn)與電波傳播.機(jī)械工業(yè)出版社.2003,162 殷際杰,微波技術(shù)與天線(xiàn),電子工業(yè)出版社.20043 朱崇燦,黃景熙,魯述.天線(xiàn).武漢大學(xué)出版社.1996,1401454 劉志成等,天線(xiàn)原理,國(guó)防科技大學(xué)出版社.19895 李玉瑩,徐曉文.基于矩量法對(duì)導(dǎo)體板上單極天線(xiàn)特性研究,電波科學(xué)學(xué)報(bào).2002,(04) 6 王春. hf全向?qū)拵⌒突瘑螛O子天線(xiàn)的研究與實(shí)現(xiàn)電子科技大學(xué).2006 7 彭宏利,張厚,劉其中.一種新型結(jié)構(gòu)的小型化雙頻手機(jī)內(nèi)置天線(xiàn).西安電子科技

46、大學(xué)學(xué)報(bào).2003,(01) 8 吳丹,漆蘭芬.用于個(gè)人通信手機(jī)的微帶天線(xiàn)與單極天線(xiàn)對(duì)人體輻射的比較分析.無(wú)線(xiàn)電工.1999,(05) 9 楊明,淺談手機(jī)內(nèi)置天線(xiàn).電子世界. 2001,(11) 10 張戈,王淑菊.無(wú)線(xiàn)發(fā)展.天線(xiàn)先行.無(wú)線(xiàn)電工程. 2003,(05) 11 酈息明,陸小明.通信天線(xiàn)的特性和應(yīng)用淺析.江蘇水利. 2004,(04) 12 陳勝兵,盛海強(qiáng),焦永昌,張福順,劉其中.雙頻基站天線(xiàn)中的反射板形狀設(shè)計(jì),電波科學(xué)學(xué)報(bào), 2004, (06) 13 郭榕.蜂窩移動(dòng)通信雙頻基站天線(xiàn)設(shè)計(jì),西安電子科技大學(xué).2007 14 王媛,帥震清,馮林.移動(dòng)通信基站電磁輻射實(shí)例分析,四川環(huán)境.2006,(06) 15 t. s. m.maclean. principles of antennas wire and aperture. cambridge university press. 198616 lee,w.c.y.,mobile communications engineering.mcgraw-hill,198217 bach.andersen.j. antennas for vhf/uhf personal radio.ieee trans.vehicular technology. vol.v