论坛风格切换切换到宽版
  • 12640阅读
  • 38回复

一直以来,大家只关注馈线与天线的阻抗匹配,而没有注意到天线与自由空间的阻抗匹配,这是个大错误。 [复制链接]

上一主题 下一主题
离线net2000
 
发帖
4525
只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2011-11-19
天线的设计不应只考虑馈线与天线阻抗匹配,还应考虑天线与自由空间的阻抗匹配。

所以老外说,1:1的驻波能杀了你(全文在附件中,但他没有指出自由空间的阻抗原因),驻波低只是指幅射能量从天线反射回到馈线的少,而不是指从自由空间反射回到天线的少(天线幅射出去的电波又在天线中形成感应电流,这个感应电流又引起发射,发射又引起天线的感应电流...形成复杂的近场)。

既使你调成了1:1的驻波,有时天线的幅射效率还是很低,大部分在近场消耗掉了,而没有传到远场(真正有用的部分)。

自由空间(真空)的特性阻抗是377欧。

由此指导天线设计的话:
把天线看成是个变压器(把功率传到自由空间),为了达到最大功率传输,那么天线的特性阻抗最好与自由空间的特性阻抗相同(377欧)而不是我们常用的双极天线的72欧。这也解释了为何电视天线的阻抗是300欧的原因(至少与377欧最接近)。

由此看来,特性阻抗为377欧(300欧也可接受)是幅射效果最好的天线,而双极天线只是由于结构简单易架设而已,既使修剪到1:1的驻波比,效果也不会好到哪里去,因为天线与自由空间的阻抗相差太大(72:377)。

从达到最好效果上讲,即使是在短波段,大家以后要寻求特性阻抗为377欧(或300欧)的天线。

短波天线如何达到特性阻抗是377欧呢?可以用温顿天线原理,把温顿天线的馈点再往外移,使这种变形的温顿天线的阻抗达到377欧,正好和自由空间的377欧阻抗匹配,达到最大能量传输,这是最简单的一种方式。当然你可以把双极天线加长一倍做成扁环天线,那样的特性阻抗就是300欧,再用1:6的巴伦与50欧馈线匹配就是效果最好的天线了。

非专业人员的一点理解,没看到任何相关文字和相关解释,请理论和实践的高手指正。
附件: Too Low an SWR Can Kill You.pdf (0 K) 下载次数:114
离线BG2STN
发帖
924
只看该作者 1楼 发表于: 2011-11-19
这么看来,咱们平常要求的谐振天线错了?
离线bh7pwf
发帖
195
只看该作者 2楼 发表于: 2011-11-19
关注关注~~
离线电离层
发帖
5854
只看该作者 3楼 发表于: 2011-11-19
我们过去也许没有过多地重视天线与环境的关系,,,
在线bd7cv
发帖
3931
只看该作者 4楼 发表于: 2011-11-19
电场磁场大家欢聚一场
离线老干部
发帖
7646
只看该作者 5楼 发表于: 2011-11-20
天线阻抗,本来就是在空间介质特定阻抗的条件下得到映射在天线馈电口的阻抗特性,已经把空间阻抗映射进去了。至于电电的300欧姆或者50欧姆和空间阻抗的377欧姆其实不是一回事情,不可单纯理解为电路阻抗,而是空间介质(真空或者近似介质是空气)的磁导率与传速的乘积。说明介质的特性。这个介质的特性会作用在天线上才反射到天线馈电口。

比如天线浸入液体中,高频阻抗即发生变化。可见天线的机械参数没有发生变化,而只是介质的阻抗变了。至此导致天线馈电口得特性变化。
离线liangbg
发帖
1824
只看该作者 6楼 发表于: 2011-11-20
搬个板凳参加学习。
离线net2000
发帖
4525
只看该作者 7楼 发表于: 2011-11-20
[quote=老干部]天线阻抗,本来就是在空间介质特定阻抗的条件下得到映射在天线馈电口的阻抗特性,已经把空间阻抗映射进去了。至于电电的300欧姆或者50欧姆和空间阻抗的377欧姆其实不是一回事情,不可单纯理解为电路阻抗,而是空间介质(真空或者近似介质是空气)的磁导率与传速的乘积。说明介质的特性。这个介质的特性会作用在天线上才反射到天线馈电口。

比如天线浸入液体中,高频阻抗即发生变化。可见天线的机械参数没有发生变化,而只是介质的阻抗变了。至此导致天线馈电口得特性变化。[/quote]


我从没说过电路阻抗,我说的都是特性阻抗。特性阻抗与频率没有关系,不可能经过馈线的电波频率变化了馈线的特性阻抗就变化了。
离线net2000
发帖
4525
只看该作者 8楼 发表于: 2011-11-20
'
这么看来,咱们平常要求的谐振天线错了?
'


任何情况下都需要谐振天线,谐振是谐振,特性阻抗是特性阻抗,是两个概念。

我们常用的谐振天线----双极天线是半波长的,端馈和中心馈电都可以,但我们常用中心馈电(每边振子1/4波长),因为在中心馈电时特性阻抗低(72欧),而端馈时,特性阻抗达几千欧,无法与现有馈线和巴伦匹配,那么从中心到一端的阻抗是逐渐变化的,我们可以选择特性阻抗是377欧的那点,天线与自由空间的特性阻抗是相同的,可以得到最好效果的能量传输,但对于与50欧的馈线匹配就麻烦了点,得用变压器进行1:7的阻抗变换(就是1:7的巴伦)。

个人理解,不一定正确。
离线BG5FCH
发帖
2565
只看该作者 9楼 发表于: 2011-11-20
太高深了 看来老半天 还是不懂 。本人脑袋太笨
离线ba4dl
发帖
1382
只看该作者 10楼 发表于: 2011-11-21
两个不是一回事。比如把天线看成一个生物,那么它吃东西可以认为是发射机把能量送给天线。吃东西时每一口不能太大也不能太小,这样吃的最快。这就是天线与发射机的阻抗匹配。这个大家都了解。不考虑这个生物的消化能量的话,也就是天线本身不损耗(理想状态)。它拉出来的不能太粗太硬,也不能太细,才能保证拉的最快。这个就类似你所说的“天线与自由空间的阻抗匹配”。可以通过改变天线的形式来改善匹配。为什么各种不同形式的天线效率(不是增益。低效率的天线不一定增益不高。如果把底效率的天线的能量集中到一个点上,就像聚光灯那样。)不同就是这个道理。
实际上天线与发射机匹配解决天线的进口问题,天线与自由空间的阻抗匹配解决天线的出口问题。天线是一个绕不过的中间体。如果能把天线甩掉的话,就应该是你说的匹配方法比较合适。而且应该连巴伦也省了,发射直接377欧姆输出。连电缆也不要了,把机器往桌子上一放,就可以cq了。爽啊!
离线BH8ACK
发帖
437
只看该作者 11楼 发表于: 2011-11-21
太高深了 看来老半天 还是不懂
离线浦东星
发帖
4223
只看该作者 12楼 发表于: 2011-11-21
'
我从没说过电路阻抗,我说的都是特性阻抗。特性阻抗与频率没有关系,不可能经过馈线的电波频率变化了馈线的特性阻抗就变化了。
'
'
次级一个绕组出23v电压(有效值),如果把次级的两个绕组并起来,电感减半,出的电压就是11.5v(有效值)了,整流滤波后,电压就是11.5*1.4*0.9=14.4伏,加上电路本身有阻抗,出来的就是13.8伏。理论设计,没有实际试过,如果有个双输出变压器的话,我会试的。
'
加上电路本身有阻抗
离线浦东星
发帖
4223
只看该作者 13楼 发表于: 2011-11-21
'
两个不是一回事。比如把天线看成一个生物,那么它吃东西可以认为是发射机把能量送给天线。吃东西时每一口不能太大也不能太小,这样吃的最快。这就是天线与发射机的阻抗匹配。这个大家都了解。不考虑这个生物的消化能量的话,也就是天线本身不损耗(理想状态)。它拉出来的不能太粗太硬,也不能太细,才能保证拉的最快。这个就类似你所说的“天线与自由空间的阻抗匹配”。可以通过改变天线的形式来改善匹配。为什么各种不同形式的天线效率(不是增益。低效率的天线不一定增益不高。如果把底效率的天线的能量集中到一个点上,就像聚光灯那样。)不同就是这个道理。
实际上天线与发射机匹配解决天线的进口问题,天线与自由空间的阻抗匹配解决天线的出口问题。天线是一个绕不过的中间体。如果能把天线甩掉的话,就应该是你说的匹配方法比较合适。而且应该连巴伦也省了,发射直接377欧姆输出。连电缆也不要了,把机器往桌子上一放,就可以cq了。爽啊!
'
它拉出来的不能太粗太硬,也不能太细,才能保证拉的最快。这个就类似你所说的“天线与自由空间的阻抗匹配”。
离线BA5RW
发帖
48263
只看该作者 14楼 发表于: 2011-11-21
开始的时候我也同样感觉疑惑,但是想想正是因为是自由空间,只要不是信号被反射回天线,那么说明电波辐射是有效的,就如阳光从真空到大气层,真空和空气的阻抗不同,却仅仅是入射角度发生了变化,也就是存在折射率而已,能量的传输还是得到了成功的实现,天线就是一个能量转换器。
天线爱好者可能更主要的是要搞清楚天线的swr是因为什么原因下不来,哪些是人为可以调整的,哪些只能听天由命,这就要知道阻抗是怎么回事吧。
离线VK3ATA
发帖
637
只看该作者 15楼 发表于: 2011-11-21
'
天线的设计不应只考虑馈线与天线阻抗匹配,还应考虑天线与自由空间的阻抗匹配。
所以老外说,1:1的驻波能杀了你(全文在附件中,但他没有指出自由空间的阻抗原因),驻波低只是指幅射能量从天线反射回到馈线的少,而不是指从自由空间反射回到天线的少(天线幅射出去的电波又在天线中形成感应电流,这个感应电流又引起发射,发射又引起天线的感应电流...形成复杂的近场)。
既使你调成了1:1的驻波,有时天线的幅射效率还是很低,大部分在近场消耗掉了,而没有传到远场(真正有用的部分)。
自由空间(真空)的特性阻抗是377欧。
由此指导天线设计的话:
把天线看成是个变压器(把功率传到自由空间),为了达到最大功率传输,那么天线的特性阻抗最好与自由空间的特性阻抗相同(377欧)而不是我们常用的双极天线的72欧。这也解释了为何电视天线的阻抗是300欧的原因(至少与377欧最接近)。
由此看来,特性阻抗为377欧(300欧也可接受)是幅射效果最好的天线,而双极天线只是由于结构简单易架设而已,既使修剪到1:1的驻波比,效果也不会好到哪里去,因为天线与自由空间的阻抗相差太大(72:377)。
从达到最好效果上讲,即使是在短波段,大家以后要寻求特性阻抗为377欧(或300欧)的天线。
短波天线如何达到特性阻抗是377欧呢?可以用温顿天线原理,把温顿天线的馈点再往外移,使这种变形的温顿天线的阻抗达到377欧,正好和自由空间的377欧阻抗匹配,达到最大能量传输,这是最简单的一种方式。当然你可以把双极天线加长一倍做成扁环天线,那样的特性阻抗就是300欧,再用1:6的巴伦与50欧馈线匹配就是效果最好的天线了。
非专业人员的一点理解,没看到任何相关文字和相关解释,请理论和实践的高手指正。
'
1. 老外说,1:1的驻波能杀了你
a. 这个问题几个老ham常常说起的,就是没人听。
2. 由此看来,特性阻抗为377欧(300欧也可接受)是幅射效果最好的天线,
a. 你提供片段中,作者只字未提到关于377欧的问题,可能你遗漏了某段文章没有上传。n0hff william 所提出的问题,也是在反证叙述中,有待认证。
离线BA4II
发帖
27814
只看该作者 16楼 发表于: 2011-11-21
过去部队的大功率短波电台的发信台,一般都有几十台发射机。有庞大的天线阵,一般也都是用300欧姆平行线做馈线的!馈线系统建设规模很大。满山遍野都是走馈线的木杆!直到进入机房都使用平行绝缘子,平行线直接接到发射机上!文革以后的建设才用高频馈管!
使我想到ba7js的loop天线也用300欧姆的平行线接入家里,使用效果很好!

楼主提醒的问题确实值得探讨!!
离线电离层
发帖
5854
只看该作者 17楼 发表于: 2011-11-21
还是复习复习天线基本理论吧,复习电磁学也行。

在电场天线方面,个人认为高效率的宽带天线,非z-match高效率天调接300欧(或450或600欧)梯形线加每边22.5米长的偶极天线,架设高度10米以上莫属。

在磁场天线方面,要小体积小空间,就是磁小环天线了。
离线BD4OS
发帖
6198
只看该作者 18楼 发表于: 2011-11-21
一个是电的阻抗,一个是场的阻抗,不是一回事,正象老干部说的场的阻抗会映射到电的阻抗中并反映出来,电的阻抗不是独立存在的,它实际受场的阻抗影响,换句话说场的阻抗(介质)改变了那么同一个天线它的电阻抗也会跟着改变,可见场的阻抗已经在电的阻抗中反映出来了。

天线是电向场转换的中间件,如果匹配良好后面是采用300欧姆平衡传输还是50欧姆同轴传输没有本质区别,但宽带天线大都难以匹配,阻抗波动很大,采用高阻抗传输则会比低阻抗传输更能缓和阻抗波动,但对于恒定阻抗的天线来说则不存在ba4ii提及馈线阻抗的区别。
离线浦东星
发帖
4223
只看该作者 19楼 发表于: 2011-11-21
为人性僻耽佳句,语不惊人死不休。