一般的接收设备(如电视机)其输入特性阻抗为75Ω(不平衡式)或300Ω平衡式,半波对称振子的输出是:阻抗为75Ω平衡式,如与300Ω平衡电缆连接则只需考虑阻抗匹配就可以了,我们可利用传输线上距终端λ/4奇数倍处的等效阻抗等于传输线特性阻抗的平方除以终端负载这一特殊性质来进行阻抗匹配,这一特性的数学表达式 zin=z0*z0/zl,式中z0是传输线(匹配电缆)的特性阻抗,zin为天线的输出阻抗,zl为负载(接收设备的输入阻抗)阻抗,半波对称振子与300Ω平行电缆的配接计算如下:先按上式计算出所需电缆的特性阻抗,也即要实现半波对称振子与300Ω平行电缆的配接它们之间必须要插入一条λ/4长,特性阻抗为150Ω的平行电缆,为此,我们利用两条λ/4长的300Ω平行电缆并联即可,接法如图x。思维稿
半波折合振子
折合振子天线在实际使用中,馈电振子一般都是采用折合振子的形式,其主要目的是增加天线的带宽,折合振子的结构形成如图jk所示,这种天线的频带特性可以这样来证明:折合振子作为一偶极天线来说,可看作是两个λ/4的短路线相串联,对于谐振频率波长l=λ/4,偶极天线与短路线都没有电抗成分,当加到折合振子上高频电流的频率在一定范围变化时,出现以下2种情况:当频率高于谐振频率时,相当于l>λ/4,偶极天线近似长于λ/4的短路线,其电抗是感性,而此时短路线的电抗是容性,当频率低于谐振频率时,相当于l<λ/4,偶极天线近似于λ/4的开路线,其电抗是容性,而此时短线上的电抗又是感性;故当工作频率了生偏移时,在一定频率范围内,折合振子上呈现的感抗与容抗可以互相补偿,使天线在较宽的频率范围内其阻抗特性的变化不大,这就是折合振子具有较宽频带的原理。
由于折合振子两平行导体具有相位相同,大小相等的电流(即i1=i2)所以其辐射电流为i=i1+i2=2i1,其辐射功率为p=i*i*rr=(2i1)*（2i1）*rr(rr为半波振子的输入阻抗)在折合振子的馈电端的输入功率p =4*i1*i1*rr= (rin是折合振子的输入阻抗)由于在馈电端输入的电流实际上为i, 所i=i1,所以rin=4rr=4×73.1=300Ω这里我们得到了折合振子输入阻抗是300Ω.是对称半波振子输入阻抗的4倍。为了解决与75Ω同轴电缆与天线振子的联接,采用长度为λ/2的同轴线做成的相位,阻抗变换装置,即常叫的u形环,可以解决以上两个问题.u形环的结构图jk2如下所示.
从图可知,馈电时b点电流经过u形环后,与a点的电流相位差为π(180度),u形环的外导体组成了λ/4的短路线, 使得在a,b点上的阻抗为无穷大,因而外导体上的电流就不会由内表壁流向外表壁到地了,并且u形环还起到了阻抗变换的作用,如果在同轴线芯线上的输入电流为i1,输入电压为v1,则天线两振子上的输入电流分别为i1,而同轴线外导体是接地的,所以a,b两点各自对地的电压都是v1,且a,b两点电压为反相,故此a,b两点间的电压为va+vb=2v1,在馈电点呈现的阻抗为:r==4v1/i1即采用u形环后,使馈线与天线接触点的阻抗提高了四倍,若采用特性阻抗为75Ω的同轴线馈电,则在馈电点的阻抗为75Ω×4=300Ω,与折合折子能达到较好的匹配.思维稿
多元折合振子天线
半波振子天线和折合振子天线的增益低,波瓣宽,前方和后方具有相同的接收能力,所以它们只适用于信号强,干扰小的地方,当接收点离电视台较远,信号较弱或信号较强但干扰较大反射波影响较严重时,就要采用多元高增益定向天线了,这就是多元振子天线,又叫八木天线,在有源 振子的后面加上反射器,前面加上引向器,就构成多元振子天线,引向振子,反射振子与有源振子加起来的数目就是天线的单元数.
多元振子天线的后方波瓣消失,前方灵敏度大大提高,原理如下:
1.反射器对前方p点和后方q点来的信号的作用
右图中的有源振子工作在谐振状态, 其阻抗为纯电阻,反射器则用长度比有振子长5%-15%,而呈现感性.设反射器与有源振子相距λ/4,从天线前方的p点来的电磁波先到达有源振子,并使之产生感应电势e1,感应电流i1.电磁波再经过λ/4的途经才到达反射器,并使之产生感应电势e2和感应电流i2.由于反射器与有源振子在空上相差λ/4的路程,所以e2比e1落后90°,而i2又由于反射器呈现感性而比e2落后90°,故i2比e1落后180°,反射器电流i2产生的辐射场到达有源振子形成的磁场h2又比i2落后90°,即h2比e1落后270°.根据电磁感应定律,h2在有源振子里产生的感应电势e1-2比h2落后90°,结果e1-2比e1落后360°,也就是说反射器在有源振子所产生的感应电势e1-2和原振子的感应电势e1是同相的,天线输出电压是等于e1与e1-2之和,可见反射器使天线接收前主信号的灵敏度提高了,根据类似的推导可知:反射器对后方q点来的信号有抵消输出的作用.
2.引向器的作用
引向器比有源振子短5%-10%,其阻抗呈电容性,假设引向器与有源振子间的距离也是λ/4,用同样的方法可以推导出下述结论:引向器对前方来的信号起着增强天线输出信号作用.
综上所述,反射器起着消除天线方向图后瓣的作用,反射器和引向器都具增强天线前方灵敏度的作用。 思维稿
馈线的阻抗是75欧，这是这一种馈线的传输特性，并不是这条馈线的直流电阻。一条导线的直流电阻同它的长度、导体直径和采用的材料有关，导体越长，电阻越大，导体越细，电阻越大。反之电阻则越小。在一般情况下，馈线有两种：一是扁平行馈线，它的传输特性阻抗是300欧，由于它的传输噪音比较大，现已被淘汰，二是同轴电缆，即在一根导线的外层覆盖一层一定厚度的物理发泡塑料（称为中间绝缘层），再外层是一层金属屏蔽网兼做外导体。它的传输阻抗特性与导体的粗细、绝缘层的厚度、材料的性质和制作工艺有关，通过精确的设计，可以做到75欧正负3个欧姆。馈线的特性阻抗与馈线的长度无关，不管馈线有多么长，它的特性阻抗都是一定的。现行长用的馈线的特性阻抗就是75欧。只是馈线长，它的传输损耗要大些。国产75－5馈线在工作频率500兆周时，每百米的传输损耗是12db。还有一种特性阻抗为50欧的馈线，是特殊的机器设备用的，比如电视发射机，它的输出特性阻抗就是50欧，那么它使用的传输线，就是50欧的。例如从电视发射机到它的天线部分，也是用的50欧的馈线，这个馈线很粗，在这里称为馈管。
阻抗匹配是为了使信号源和接收设备做到更好连接，使信号更好的传给接收设备，如果连接的馈线不匹配，信号就会馈线中遭受较大的损失，使传输效率降低。
