[天线原理及设计>基本原理] 2. 细线天线上的电流分配

2. 细线天线上的电流分配

为了说明线性偶极子上电流分布的产生及其随后的辐射，让我们首先从无损双线传输线的几何形状开始，如图1.15（a）所示。

1. 电荷的运动沿每条导线产生幅度为I₀/2的行波电流。当电流到达每根电线的末端时，它会经历完全反射（幅度相等，相位反转180°）。当反射行波与入射行波结合时，在每根导线中形成正弦形式的纯驻波图案，如图1.15（a）所示。每根导线中的电流在相邻的半周期之间经历180°的相位反转。图1.15（a）中箭头方向的反转表明了这一点。由于电流和导线端接的时变特性，每条导线都会单独产生辐射。

2. 对于双线平衡（对称）传输线，一根导线半周期内的电流与另一根导线相应半周期的电流是幅度相同的但是相位相差180°。此外，如果两根导线之间的间距非常小（s<<λ），则每根导线的电流辐射的场基本上会被另一根导线的电场抵消。最终结果是一条几乎理想（和想要的那样）的无辐射传输线。

   "<<"远小于，一般是指50倍以上

3. 如图1.15（b）所示，当0≤z≤l/2之间的输电线路部分开始张开时，可以假设每条线路上的电流分布基本不变。然而，由于扩口部分的两根线不一定彼此靠近，因此一根线辐射的场不一定抵消另一根线的场。因此，理想情况下，传输线系统会产生净辐射。

4. 最终，输电线路的扩口部分可以采用图1.15（c）所示的形式。这是广泛使用的偶极天线的几何形状。由于驻波电流模式，它也被归类为驻波天线（与第10章将详细讨论的行波天线形成对比）。如果l<λ，则每个臂中当前驻波模式的相位在其整个长度上都是相同的。此外，如图1.15（c）所示，它在空间上与另一只手臂的方向相同。因此，偶极子的两个臂（扩口传输线的垂直部分）辐射的场将主要在大多数观察方向上相互增强（为了完整描述辐射图案的形成，还必须包括每个臂的每个小部分的相对位置引起的相位）。

   

5. 如果每根线的直径非常小（d<<λ），则电流沿偶极子臂的理想驻波模式是正弦曲线，末端为零。然而，它的整体形状取决于每只手臂的长度。对于l<<λ、l=λ/2、λ/2<l<λ和λ<l<3λ/2的中心馈电偶极子，电流模式如图1.16（a-d）所示。非常小的偶极子（通常λ/50<l≤λ/10）的电流模式可以用三角形分布来近似，因为当kl/2非常小时，\(sin (kl/2) \approx kl/2\) ，如图1.16（a）所示。

6. 由于其周期性的空间变化，长度大于λ（l>λ）的偶极子的当前驻波模式在相邻的半周期之间经历了180°的相位反转。因此，偶极子所有部分的电流相位不同。如图1.16（d）所示，λ<l<3λ/2。直觉上，偶极子某些部分辐射的场不会增强其他部分的场。因此，在总辐射模式的形成过程中，将注意到显著的干扰和抵消效应。λ/2偶极模式见图4.11，1.25λ偶极模式见图4.7。

   

   

   

7. 对于弧度频率ω=2πf的时谐变化系统，图1.16的电流驻波模式表示任何时间的最大电流激励。图1.17显示了λ/2中心馈电偶极子上0≤t≤t/2的电流变化随时间的变化，其中t是周期。这些变化可以通过将图1.16（b）的当前驻波模式乘以cos（ωt）来获得。