垂直天线辐射 天线基本知识

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1、天线是一种能量转换器，它的作用是将发信机输出的高频震荡信号转换为电磁波向空中辐射，另一方面，把从空中接受到的电磁波转变成高频震荡信号传输给收信机。　　天线的家族非常庞大，有很多天线是我们在生活中根本遇不到的，所以不用深究。但是作为业余无线电爱好者，我们还是应该了解一下我们身边常用的天线，在这篇文章中我们主要谈谈GP天线。　　GP天线的英文全称是：GroundPlaneAntenna，即“带接地面的天线”，也可以称为“地平面天线”或简称为“接地天线”。　　GP天线是我们在U/V段通讯时最常使用的天线类型，其家族成员包括了车载鞭状天线、玻璃钢

2、基地天线、手持设备上的小型天线等。由于在U/V段通讯中多采用垂直极化方式，这些天线通常采用垂直方式进行架设，所以，这些天线又叫做“垂直接地天线”。　　首先，我们来看看天线辐射与波瓣示意图，其中，兰色物体代表天线振子，绿色半透明物体代表辐射波瓣。我们可以看到：在典型的单极天线工作时，辐射的电磁波形状类似于一个苹果，天线振子四周的电磁波平均分布，没有方向性。这是最简单的垂直天线的辐射情况。垂直天线辐射模型有些时候，我们会听到关于天线的增益与方向性，下面的图就展示了当两段振子叠加后所产生的变化。可以看到：当两段振子叠加后，波瓣形状变得扁了一些，

3、辐射的能量更集中于水平方向，这就形成了在水平方向上的增益，提高了天线的“效率”，现在市售的玻璃钢基地天线大多采用这种结构，也有很多朋友根据这个道理自制高增益天线。当然，要使天线产生增益并非只有这一种方法。天线增益了解了天线的辐射，我们再来看看GP天线的情况。　　GP天线一般由同轴电缆馈电，内导体接振子，外导体接于“接地面”。“接地面”就是我们常说的“地网”。下图是典型的GP天线在接地面为无穷大时的辐射情况，电波基本沿水平方向辐射，这是理想的状态。理想辐射状态然而，在制造天线时，我们不可能把接地面做到无穷大，必须缩小到我们可以承受的范围，但

4、是那样又造成了辐射方向的改变。下图就是当接地面的直径缩短到4倍波长时的情形：辐射的最大方向离开了接地面，向上倾斜。辐射仰角A下图：当接地面进一步缩小时，电波辐射的仰角可达30度左右。辐射仰角B为了使电波按照人们预想的方式进行辐射，人们想出了很多办法，来避免上面提到的情况。下图就是一个例子：将接地面的形状改为锥形，辐射方向得到了控制。锥形天线地网辐射模型下图所示的就是我们最常见到的车载鞭状天线的模型。在用吸盘吸附于车顶后，虽然辐射方向仍有上仰，但是由于车体的金属板充当了“接地面”，辐射方向已经得到了很好的控制。常用车载天线辐射模型在使用时，

5、有的朋友用卡边将天线固定在车上，但是这时由于电场分布不均匀，会降低天线的效率。所以我认为：天线最好用吸盘吸附在车顶中央，这样有利于电场的平均分布，从而使得天线发挥出最大的效能。　　GP天线除了上面说的玻璃钢基地天线和车载鞭状天线外，还有其他不同的形式。　　如：用半径为1/4波长的圆盘代替1/4波长的垂直振子，下面配合圆锥形接地面组成为盘锥天线（Kandoian），盘锥天线在相当大的频宽内，最大辐射方向总是沿水平方向的。　　又如：1938年，GeorgeH.Brown与JessEpstein&RobertLewis用四根1/4波长的导体代替

6、实体接地面，形成类似于玻璃钢基地天线的形式。在这种形式的基础上，作为改进，在天线的馈电端并联一段1/4波长的短路同轴电缆，它不仅拓宽了阻抗频带，而且在发生雷电冲击波时保护传输线。　　另外，通常用于手持移动通讯设备的可伸缩鞭状天线（俗称拉杆天线）也是GP天线的一种，这中天线的好处是振子长度随时可变，可以工作在不同波段内。　　现在，越来越多的朋友加入HAM这个行列，领取了电台执照，并准备通过交验通联卡片升为三级。这时候，问题也来了：通联卡片上有“天线”（ANT）一栏，不知道怎么填写。其实关于这个问题我已经和很多朋友在频率上交流过，在这里再说明

7、一下：玻璃钢基地天线、车载鞭状天线、手持移动通讯设备的鞭状天线这些最常见的天线都属于GP天线，如果您用的是这类天线，只要在“天线”一栏填上“GP”就可以，如果您用的是“八木-宇田”天线，就填写“YAGI”，如果您想告诉对方您使用的是14单元的“八木-宇田”天线，那么“14ELEYAGI”才是正确的表示方法。