什麼是半波偶極天線/天線？

半波偶極天線的半波長偶極天線是流行偶極天線的最廣泛使用的版本。

半波偶極子是偶極子天線或天線的最流行版本。

顧名思義，半波偶極子的長度為一半波長。 這是可用於共振偶極子的最短共振長度。 它還具有非常方便的輻射方向圖。

半波偶極子基礎
半波偶極子由導電元件形成，該導電元件是電線或金屬管，其電半波長長。 半波偶極子通常在阻抗降至最低的中間饋入。 這樣，天線由連接到彼此成一直線的兩個四分之一波長元件的饋線組成。

應當記住，半波偶極子的長度是在天線導體中傳播的波的電半波長。 這比在自由空間中傳播的波的等效長度稍短，因為天線導體會影響波長。

基本的半波偶極子天線，顯示了偶極子相對於波長的長度。

基本的半波偶極子天線

電壓和電流水平沿天線輻射部分的長度變化。 這是因為沿輻射元件的長度建立了駐波。

由於兩端開路，因此這些點的電流為零，但電壓為最大值。

當測量這些量的點遠離兩端時，發現它們呈正弦變化：電壓下降，但電流上升。 然後，從兩端開始，電流達到最大值，電壓達到最小值，其長度等於四分之一電波長。 由於是半波偶極子，因此該點出現在中心。

半波偶極子饋入阻抗
任何天線的主要考慮因素之一是饋電佈置–如何將功率從饋線/傳輸線傳輸到天線本身。 需要考慮阻抗匹配，平衡或不平衡以及許多其他方面。

在許多方面，半波偶極子非常易於饋電。 饋線通常連接到最大電流和最小電壓的中心點。 這導致天線對饋線呈現低阻抗。 這很容易饋電，因為與高阻抗饋電裝置相關的高RF電壓會給饋線和匹配單元帶來許多問題。

半波偶極子上的電流和電壓波形。

半波偶極子上的電流和電壓波形

對於電半波長長的偶極天線，電感和電容電抗在諧振頻率處相互抵消。 由於感抗和容抗相互抵消，負載變成純電阻，這使得饋入半波偶極天線變得更加容易。

偶極天線是平衡天線，因此需要平衡的饋電裝置。 這通常需要使用雙饋線或平衡饋線的形式。 但是，如果使用不平衡變壓器（平衡至不平衡變壓器），則可以使用同軸饋線。

當阻抗匹配良好且不存在駐波時，同軸饋線提供了一種非常有吸引力的選擇，並且與可能只希望看到阻性負載的發射器輸出進行匹配也容易得多。 包含電抗的負載會導致變送器可能無法承受的更高電流電平電壓。

自由空間中的半波偶極天線的阻抗為73偶極，與70Ω同軸饋線具有很好的匹配性，這就是為什麼在許多應用中選擇具有此阻抗的同軸電纜的原因之一。

半波偶極子通常使用50Ω饋線饋電。 天線通常表現出非常好的匹配度，因為其他物體（例如地球，天線安裝等）的靠近意味著阻抗被降低到其在自由空間中呈現的73Ω以下。

半波偶極子長度
儘管偶極子的名稱給出了它的近似長度，但在設計和製造實際偶極子時，仍需要更精確的長度。

半波偶極子的實際長度比自由空間中的半個波長短一些，這是由於與RF波形在導線內並且很可能不在真空中攜帶這一事實有關的多種影響。

半波偶極子天線的長度的計算考慮了一些因素，例如導體的厚度或直徑與長度之比，輻射元件周圍介質的介電常數等。

在某些情況下，有必要縮短半波偶極子天線的長度。 這可以通過添加一個負載電感器來實現。 將其放置在輻射元件中。 之所以起作用，是因為偶極子天線可以看作是由電容器和電感器組成的諧振電路。 增加額外的電感將降低諧振頻率，即給定的天線長度將在比沒有電感器存在的情況下更低的頻率下諧振。 以此方式，可以縮短天線的長度。

該原理可以用於任何形式的天線，並且通常在空間是主要考慮因素的地方使用。

半波偶極子輻射方向圖和方向性

可以計算輻射圖，從而確定方向性。

可以預期，最大的半波偶極子方向性顯示了與主輻射器成直角的最大輻射。

在其他角度，上述半波偶極子公式中的角度θ可用於確定場強。

半波偶極子極圖和輻射圖。

半波偶極子極圖

也可以在圍繞偶極子天線看的平面中，即在其最大輻射場中切割偶極子的平面中觀察輻射圖。

與天線軸成直角的偶極子極圖。

屏幕內/外天線軸的輻射方向圖

可以看出，在天線軸位於屏幕外/屏幕外的情況下，天線周圍的輻射水平相同。 這是可以預期的，因為在該平面中沒有任何東西可以將一個方向與另一​​個方向區分開或影響輻射。

實用技巧
在開發，設計和安裝半波偶極子天線時，可以遵循許多常規提示和技巧以確保最佳性能。 這些高於用於天線安裝的常規天線，例如確保高度最佳等。

*使用平衡饋線或巴倫：   
偶極天線是平衡天線。 因此，有必要使用平衡的饋線，或者如果需要使用同軸饋線，則必須使用不平衡變壓器-可以很容易地構造幾種類型。

*半波偶極子不是半波：半波偶極子天線的長度與自由空間中半波長的長度不同。 最終效果意味著所需的實際長度略短。

*當前最大部分：   

可以看出，電流最大的天線區域對輻射/接收的影響最大。 為了確保最有效的操作，這些區域應無障礙，並具有最佳的輻射位置。 

這最適用於長度較長的較低頻率的天線。 對於天線非常短的VHF和UHF天線，偶極子的整個長度可能具有相似的“視野”。 對於HF天線，有時天線的中心可能會比兩端高，因此有更好的機會更好地輻射信號。

*天線端的最大電壓：   

最大電壓點在天線的末端。 如果用於傳輸，請確保不會意外觸摸它們，並確保它們已充分絕緣。 當使用末端用作錨點的有線天線時，這一點很重要。 

這些也應遠離附近的物體，這些物體可能會吸收能量並使天線失諧。

半波偶極子天線可能是偶極子中使用最廣泛的形式，甚至是天線中使用最廣泛的形式。 它簡單，有效，並且可以作為驅動元件併入從Yagi天線到拋物面反射器等許多其他形式的天線中。

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