天线第七讲-同相天线与蝙蝠翼天线20160321

Io
+
Vo
-
Vo
Vo +
-
Io
Io
-
Vo
+
其中，Zt、 Z0 分别为双导 线的输入阻抗和特性阻抗。 奇模激励也称为折合振子的传输线模式。
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折合振子的输入阻抗
由于间距很小，折合振子相当于两个耦合非常紧
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的二元阵。根据对称性和互易性，二元阵的阻抗 矩阵为
V1 Z11 I1 Z12 I 2 V2 Z12 I1 Z11I 2
1
2
折合振子的输入阻抗相当于2端口短路时，1端口
7.2 折合振子
折合振子（folded-dipole）是常用的线天线之一。
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从形状上看，折合振子是一个窄矩形环，窄边长
度远远小于宽边长度，且馈电在宽边的中心。
实际的折合振子的长度通常取为半波长，它可以
看成全波对称振子折合而成。
路传输线张开而成，张开后导线上电流分布近似不 变。因此，电流分布等效与两根半波振子上的电流 分布。
I (l ) I m cos( l )
I (l )
l
L /2 L /2
张开
L /2
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4
2
4
厄流套： 外皮做半波 振子的一臂， 内皮构成厄 流器
应用：WiFi天线 等效半波振子 优点：方便架高， 不需要地板
同轴馈电
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交叉馈电同轴共线天线
交叉馈电同轴共线（ coaxial
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同时，折合振子可以看作为两个平行排列、间距
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很小、两端连接的半波对称振子组成。一个振子 的馈电在中间，另一个振子的馈电在两边，但与 中间馈电的振子相同。
因此，折合振子可以等效为平行排列、间距很
近、馈电相同的二元对称振子阵。
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半波折合振子也可以看成是长度为半波长的末端短
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富兰克林天线实物
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串馈同轴对称振子阵
带扼流套的半波振子
为了同相馈电，环形缝隙的间距是g（填充有
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介质的同轴线的波导波长），如果填充相对介 电常数为r的电介质，则
g / r
为了满足增益或旁瓣电平的要求，相邻对称振
子在空间的间距d也有要求，设d=A ，则
g d , r 1 / A2
第7 讲内容
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同相直立天线 折合振子
十字形振子
蝙蝠翼天线
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L /2
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折合振子的辐射
对于远场区，由于间距很小，两个对称振子之间
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由于电流为I的折合振子等效于电流为2I的半波振
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子，因此：
半波折合振子的方向图与半波振子的方向图相同 半波折合振子的方向性与半波振子的方向性相同
I I
2I
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为了提高天线增益，可以采取抑制反向电流或使
反向电流翻转的方法。这样，振子长度越长，垂 直面的方向图越窄，增益越高。这就是同相直立 天线的原理。
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7.1 同相直立天线
电流分析表明，如果直线导体上电流始终保持同
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方向，那么，导体越长，则辐射波束越窄，增益 越高。但是，直线导体当长度超过一个波长时， 由于波动性，导体上的射频电流必然会出现反向 电流，从而抵消了正向电流的辐射。 例如，对称振子当臂长小于0.65时，天线增益随 臂长增加。但是，臂长大于 0.65 时，由于反向 电流的抵消作用，出现了旁瓣，增益反而下降。
collinear ， COCO ） 天 线 是 利用结构上的交叉馈电方法 实现各半波长同轴线段的外 导体外表面上电流同相，从 而形成一个共线同相阵，以 压缩垂直面的方向图，提高 天线增益。
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天线 Antennas
第7讲 同相天线与蝙蝠翼天线
褚庆昕
华南理工大学电子与信息学院 天线与射频技术研究所 qxchu@
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由于电流为I的折合振子的辐射功率等于电流为
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2I的半波振子辐射功率，所以，辐射电阻为半波 振子的4倍：
Pr Pr
Rr
折合

I的折合振子 2
I

2I的半波振子 2
I
=
2I
2
Rr
2
半波
I
4 Rr
半波
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Ie Ve
+ +
Ie
-
Io Vo
+ -
Io
+
I in I o I e
Vin Ve Vo
任意激励可以看作为偶模激励与奇模激励的叠加。
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V1 Ve Vo，V2 Ve Vo I1 I e I o，I 2 I e I o
当 V2 0 时，Vin V1 2Ve，Ve Vo Vin / 2，Iin I1 I e I o
奇模激励
V1 V2 Vo
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I1 I 2 I o
Vo ( Z11 Z12 ) I o
奇模激励时，折合振子 相当于两个相向的长度 为 L/2 的短路双导线传 I o 输线。于是 +
Vo I o Zt I o jZ0 tan( L / 2) Z11 Z12 Z t
Ve Z d 2I e
Z11 Z12 2Z d
其中，Zd为单个对称振子的输入阻抗。 偶模激励正对应于折合振子的天线模式。
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