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天線與饋線匹配中的平衡與不平衡變換

作者: 時(shí)間:2014-03-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

很多如半波振子、折合振子、環(huán)行天線等都是平衡饋電的,它們都有兩個(gè)饋電點(diǎn),它們都有個(gè)特點(diǎn):兩個(gè)饋電點(diǎn)的信號(hào)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(duì)稱),其內(nèi)導(dǎo)體是饋電點(diǎn),而外導(dǎo)體是地線點(diǎn),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(huì)破壞天線的對(duì)稱性,使天線兩臂上的電流大小不等,這種不平衡性會(huì)改變天線的方向圖,使之成為不對(duì)稱的方向圖,從而使可能接收到各種干擾波和使與天線 失配。因此,在天線與同軸線連接時(shí),不僅要考慮阻抗匹配而且還要進(jìn)行。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/259523.htm

1、λ/4平衡變換器(λ是信號(hào)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(fù)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(gè)平衡變換 器。半波振子的一臂與主饋線外導(dǎo)體相連(圖1中的A點(diǎn)),另一臂與λ/4導(dǎo)體上端和同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體相連接(圖1中的B點(diǎn)),λ/4導(dǎo)體的下端則通過短接金屬 環(huán)與主饋線的外導(dǎo)體相接(圖1中的C點(diǎn))。那么A--》B點(diǎn)之間的距離為λ/2,所以,B點(diǎn)的信號(hào)送到A點(diǎn)時(shí)剛好反相,這樣一來就把同軸線的不對(duì)稱變?yōu)閷?duì)稱了。從A、B兩點(diǎn)向短接金屬環(huán)看進(jìn)去是一段λ/4的短路線,其阻抗為無窮大,所以對(duì)阻抗匹配不會(huì)造成影響。

2、不對(duì)稱U型環(huán)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(gòu)成,其中一段為λ/4,另一段為3λ/4,兩段同軸線的內(nèi)導(dǎo)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(diǎn),可見主饋線到振子兩饋電點(diǎn)路徑的波程相差為3λ/4-λ/4=λ/2,即兩饋電點(diǎn)的信號(hào)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(gè)饋電點(diǎn)對(duì)地阻抗為75/2=37.5歐,饋電點(diǎn)A通過λ/4的75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:75平方 /37.5=150歐,饋電點(diǎn)B通過3λ/4(λ/4的奇數(shù)倍)75歐電纜到C點(diǎn)的阻抗為:75平方/37.5=150歐,那么C點(diǎn)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(huì)75歐的同軸線連接時(shí),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(diǎn)A和B的對(duì)地阻抗為300/2=150歐,信號(hào)從主饋電纜傳至A點(diǎn)分成兩路,分別供給振子左右兩邊的負(fù)載。由于A、B兩饋電點(diǎn)的 波程差為λ/2。因此,A、B兩饋電點(diǎn)的電源大小相等,方向相反,從而達(dá)到了平衡變換的目的。

再看阻抗方面,由于A、B兩點(diǎn)的對(duì)地阻抗均為150歐,那么合成在一起后,A點(diǎn)的阻抗應(yīng)為兩饋電點(diǎn)的并聯(lián)值即150/2=75歐,所以阻抗也是匹配的。

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