天線與饋線匹配中的平衡與不平衡變換
發布時間:2008/5/27 0:00:00 訪問次數:1023
    
    
     很多天線如半波振子天線、折合振子天線、環行天線等都是平衡饋電的,它們都有兩個饋電點,它們都有個特點:兩個饋電點的信號電壓(或電流)的相位是互為反相的。而主饋電纜常常都是用同軸電纜,同軸電纜屬于不平衡(不對稱)饋線,其內導體是饋電點,而外導體是地線點,不參與饋電。所以就算天線的特性租抗與同軸電纜相同也不能直接連接,否則,會破壞天線的對稱性,使天線兩臂上的電流大小不等,這種不平衡性會改變天線的方向圖,使之成為不對稱的方向圖,從而使饋線可能接收到各種干擾波和使饋線與天線失配。因此,在天線與同軸線連接時,不僅要考慮阻抗匹配而且還要進行平衡--不平衡變換。1、λ/4平衡變換器(λ是信號頻率的波長) λ/4平衡變換如圖1所示,半波振子的輸入阻抗是75歐的平衡負載,用75歐的同軸電纜與之配接雖然阻抗是匹配了,但平衡卻不匹配,必須加入一個平衡變換器。 半波振子的一臂與主饋線外導體相連(圖1中的a點),另一臂與λ/4導體上端和同軸電纜的內導體相連接(圖1中的b點),λ/4導體的下端則通過短接金屬環與主饋線的外導體相接(圖1中的c點)。那么a--》b點之間的距離為λ/2,所以,b點的信號送到a點時剛好反相,這樣一來就把同軸線的不對稱變為對稱了。從a、b兩點向短接金屬環看進去是一段λ/4的短路線,其阻抗為無窮大,所以對阻抗匹配不會造成影響。2、不對稱u型環平衡變換 如圖2所示,它由兩段特性阻抗均為75歐的同軸線構成,其中一段為λ/4,另一段為3λ/4,兩段同軸線的內導體分別與半波振子的兩臂a、b相連,另一端與主饋電纜相連于c點,可見主饋線到振子兩饋電點路徑的波程相差為3λ/4-λ/4=λ/2,即兩饋電點的信號電壓大小相等,方向相反。因而保證了平衡饋電。 阻抗匹配:由于半波振子是平衡式的,每個饋電點對地阻抗為75/2=37.5歐,饋電點a通過λ/4的75歐電纜到c點的阻抗為:75平方/37.5=150歐,饋電點b通過3λ/4(λ/4的奇數倍)75歐電纜到c點的阻抗為:75平方/37.5=150歐,那么c點的合成阻抗為:150/2=75歐。顯然和主饋電纜的阻抗是匹配的。3、λ/2平衡變換器 λ/2平衡變換器又叫u型平衡變換器,如圖3所示,折合半波振子天線(輸入阻抗為300歐)與會75歐的同軸線連接時,二者阻抗不匹配,因此必須在它們之間加裝u型平衡變換器。從圖3可看出,饋電點a和b的對地阻抗為300/2=150歐,信號從主饋電纜傳至a點分成兩路,分別供給振子左右兩邊的負載。由于a、b兩饋電點的波程差為λ/2。因此,a、b兩饋電點的電源大小相等,方向相反,從而達到了平衡變換的目的。 再看阻抗方面,由于a、b兩點的對地阻抗均為150歐,那么合成在一起后,a點的阻抗應為兩饋電點的并聯值即150/2=75歐,所以阻抗也是匹配的。
    
    
    
    
     很多天線如半波振子天線、折合振子天線、環行天線等都是平衡饋電的,它們都有兩個饋電點,它們都有個特點:兩個饋電點的信號電壓(或電流)的相位是互為反相的。而主饋電纜常常都是用同軸電纜,同軸電纜屬于不平衡(不對稱)饋線,其內導體是饋電點,而外導體是地線點,不參與饋電。所以就算天線的特性租抗與同軸電纜相同也不能直接連接,否則,會破壞天線的對稱性,使天線兩臂上的電流大小不等,這種不平衡性會改變天線的方向圖,使之成為不對稱的方向圖,從而使饋線可能接收到各種干擾波和使饋線與天線失配。因此,在天線與同軸線連接時,不僅要考慮阻抗匹配而且還要進行平衡--不平衡變換。1、λ/4平衡變換器(λ是信號頻率的波長) λ/4平衡變換如圖1所示,半波振子的輸入阻抗是75歐的平衡負載,用75歐的同軸電纜與之配接雖然阻抗是匹配了,但平衡卻不匹配,必須加入一個平衡變換器。 半波振子的一臂與主饋線外導體相連(圖1中的a點),另一臂與λ/4導體上端和同軸電纜的內導體相連接(圖1中的b點),λ/4導體的下端則通過短接金屬環與主饋線的外導體相接(圖1中的c點)。那么a--》b點之間的距離為λ/2,所以,b點的信號送到a點時剛好反相,這樣一來就把同軸線的不對稱變為對稱了。從a、b兩點向短接金屬環看進去是一段λ/4的短路線,其阻抗為無窮大,所以對阻抗匹配不會造成影響。2、不對稱u型環平衡變換 如圖2所示,它由兩段特性阻抗均為75歐的同軸線構成,其中一段為λ/4,另一段為3λ/4,兩段同軸線的內導體分別與半波振子的兩臂a、b相連,另一端與主饋電纜相連于c點,可見主饋線到振子兩饋電點路徑的波程相差為3λ/4-λ/4=λ/2,即兩饋電點的信號電壓大小相等,方向相反。因而保證了平衡饋電。 阻抗匹配:由于半波振子是平衡式的,每個饋電點對地阻抗為75/2=37.5歐,饋電點a通過λ/4的75歐電纜到c點的阻抗為:75平方/37.5=150歐,饋電點b通過3λ/4(λ/4的奇數倍)75歐電纜到c點的阻抗為:75平方/37.5=150歐,那么c點的合成阻抗為:150/2=75歐。顯然和主饋電纜的阻抗是匹配的。3、λ/2平衡變換器 λ/2平衡變換器又叫u型平衡變換器,如圖3所示,折合半波振子天線(輸入阻抗為300歐)與會75歐的同軸線連接時,二者阻抗不匹配,因此必須在它們之間加裝u型平衡變換器。從圖3可看出,饋電點a和b的對地阻抗為300/2=150歐,信號從主饋電纜傳至a點分成兩路,分別供給振子左右兩邊的負載。由于a、b兩饋電點的波程差為λ/2。因此,a、b兩饋電點的電源大小相等,方向相反,從而達到了平衡變換的目的。 再看阻抗方面,由于a、b兩點的對地阻抗均為150歐,那么合成在一起后,a點的阻抗應為兩饋電點的并聯值即150/2=75歐,所以阻抗也是匹配的。