垂直天線的輻射天線基本知識

1、天線是一種能量轉換器， 它的作用是將發(fā)信機輸出的高頻震蕩信號轉換為電磁波向空中輻射，一方面，把從空中接受到的電磁波轉變成高頻震蕩信號傳輸給收信機。另天線的家族非常龐大，有很多天線是我們在生活中根本遇不到的，所以不用深究。但是作為業(yè)余無線電愛好者，我們還是應該了解一下我們身邊常用的天線，在這篇文章中我們主要談談GP天線。GP 天線的英文全稱是： Ground Plane Antenna ，即“帶接地面的天線”，也可以稱為“地平面天線”或簡稱為“接地天線”。GP 天線是我們在U/V段通訊時最常使用的天線類型，其家族成員包括了車載鞭狀天線、璃鋼基地天線、手持設備上的小型天線等。由于在U/V段通訊中多

2、采用垂直極化方式，這些天線通常采用垂直方式進行架設，所以，這些天線又叫做“垂直接地天線”。玻首先，我們來看看天線輻射與波瓣示意圖，其中，蘭色物體代表天線振子，綠色半透明物體代表輻射波瓣。我們可以看到：在典型的單極天線工作時，輻射的電磁波形狀類似于一個蘋果，天線振子四周的電磁波平均分布，沒有方向性。這是最簡單的垂直天線的輻射情況。垂直天線輻射模型有些時候， 我們會聽到關于天線的增益與方向性，下面的圖就展示了當兩段振子疊加后所產(chǎn)生的變化?？梢钥吹剑寒攦啥握褡盈B加后，波瓣形狀變得扁了一些，輻射的能量更集中于水平方向，這就形成了在水平方向上的增益，提高了天線的“效率”，現(xiàn)在市售的玻璃鋼基地天線大多采用

3、這種結構， 也有很多朋友根據(jù)這個道理自制高增益天線。當然，要使天線產(chǎn)生增益并非只有這一種方法。天線增益了解了天線的輻射，我們再來看看GP 天線的情況。GP 天線一般由同軸電纜饋電，內(nèi)導體接振子，外導體接于“接地面”?！敖拥孛妗本褪俏覀兂Ｕf的“地網(wǎng)”。 下圖是典型的 GP 天線在接地面為無窮大時的輻射情況， 電波基本沿水平方向輻射，這是理想的狀態(tài)。理想輻射狀態(tài)然而，在制造天線時，我們不可能把接地面做到無窮大，那樣又造成了輻射方向的改變。下圖就是當接地面的直徑縮短到必須縮小到我們可以承受的范圍，但是4倍波長時的情形：輻射的最大方向離開了接地面，向上傾斜。輻射仰角A下圖：當接地面進一步縮小時，電波輻

4、射的仰角可達30度左右。輻射仰角B為了使電波按照人們預想的方式進行輻射，人們想出了很多辦法，來避免上面提到的情況。下圖就是一個例子：將接地面的形狀改為錐形，輻射方向得到了控制。錐形天線地網(wǎng)輻射模型下圖所示的就是我們最常見到的車載鞭狀天線的模型。 在用吸盤吸附于車頂后，有上仰，但是由于車體的金屬板充當了“接地面”，輻射方向已經(jīng)得到了很好的控制。雖然輻射方向仍常用車載天線輻射模型在使用時， 有的朋友用卡邊將天線固定在車上，率。所以我認為：天線最好用吸盤吸附在車頂中央，但是這時由于電場分布不均勻，會降低天線的效這樣有利于電場的平均分布，從而使得天線發(fā)揮出最大的效能。GP 天線除了上面說的玻璃鋼基地天

5、線和車載鞭狀天線外，還有其他不同的形式。如：用半徑為 1/4 波長的圓盤代替 1/4 波長的垂直振子， 下面配合圓錐形接地面組成為盤錐天線（ Kandoian ），盤錐天線在相當大的頻寬內(nèi)，最大輻射方向總是沿水平方向的。又如： 1938 年， George H. Brown 與 Jess Epstein & Robert Lewis 用四根 1/4 波長的導體代替實體接地面，形成類似于玻璃鋼基地天線的形式。 在這種形式的基礎上，作為改進， 在天線的饋電端并聯(lián)一段 1/4 波長的短路同軸電纜，它不僅拓寬了阻抗頻帶，而且在發(fā)生雷電沖擊波時保護傳輸線。另外，通常用于手持移動通訊設備的可伸縮鞭狀天線這中天線的好處是振子長度隨時可變，可以工作在不同波段內(nèi)。（俗稱拉桿天線）也是GP天線的一種，現(xiàn)在，越來越多的朋友加入HAM 這個行列，領取了電臺執(zhí)照，并準備通過交驗通聯(lián)卡片升為三級。這時候，問題也來了：通聯(lián)卡片上有“天線”（ANT）一欄，不知道怎么填寫。其實關于這個問題我已經(jīng)和很多朋友在頻率上交流過，在這里再說明一下：玻璃鋼基地天線、車載鞭狀天線、手持移動通訊設備的鞭狀天線這些最常見的天線都屬于GP 天線，如果您用的是這類天線，只要在“天線”一欄填