首先要明确为何J形天线有上面那根单线,还有下面那个成对的、底部相连而呈U形的导线?
J形天线上面那根单线长度为二分之一波长,是J形天线实际起作用的部分,为方便,以下简称为A部分,而J形天线下半的那个U形(各为四分之一波长)是用来作阻抗匹配的(这部分不发射电波是因为这两根导线上电流大小相等,方向相反,抵消了)。
为何要用那个U来作阻抗匹配?先讲二分之一波长天线的阻抗分布,二分一波长的天线,其阻抗分布是两头最大(天线把空气当负载,由于空气的阻抗是无穷大的,则二分之一波长天线的两端阻抗也是无穷大的,由于阻抗无穷大,则天线两端电流最小,电压最大,实示在设计天线时,通常认为天线两端的阻抗是3~5千欧),天线的中间阻抗最低(约为73欧,实际工作中由于地面的影响 ,阻抗接近50欧),如果从天线A部分的中间馈电,既然中间的此点的阻抗与馈线的50欧很接近,就不用U来作阻抗匹配了,就是我们常用的双极天线(倒V正V只是双极天线的两臂向上或向下,八木也只是双极天线加个反射子引向子,使电波更集中于一个方向而已,至于GP天线即垂直天线,则是只用了双极天线的一臂。),但直立的天线从中间馈电有点麻烦,还是从A的底部馈电方便些,但A的底部的阻抗是无穷大,与50欧的馈线不匹配。
怎么将二分之一波长天线底部无穷大的阻抗与50欧的馈线匹配呢?就利用U形部分来作阻抗匹配,这个U形部分实际是四分之一波长的“短截线”,也可叫短截子。
两根四分之一波长的导线,形成了“短截线”,其阻抗分布从零到无穷大,底部最小,为零,顶部阻抗无穷大,正好与直立的二分之一波长天线的底部匹配。
现在,我们要在这从U形底部的阻抗为零到U形顶部无穷大阻抗中选择阻抗值为50欧的那个点,因为这个点正好与50欧的馈线匹配。对于这个点的计算:请看下面的图片中的公式,反正我看不懂。
如果不想钻太深,只为实用的话,请参考以下网页来确定馈点位置及J形天线各部分的尺寸:
http://www.hamuniverse.com/jpole.html(材料为铜或铝),或
http://www.aralb.org/Commitees/Technical/J-POLE/design_a_jpole_antenna.htm(材料为铜)
图2为J形天线,图3为垂直放置的双极天线,图2与图3的幅射模式、增益等参数都是一样的,只是馈电方式不同。
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