RF电路设计讲座（1）射频、微波天线技术探微

文章摘要： 一般来说，圆柱状双极的全长具有相同的共振频率，而且一个渐缩的双极（tapered dipole）之电抗的斜率曲线，实质上是比较短的。亦即，一个逐步缩小的双极天线之全长必须要比较长一点，以达到相同的共振。为这个计算所导出的算法是一些参考书籍的主题，不在本文中谈论。可以利用这个算法来设计八木（Yagi）天线，在数值分析软件中，就含有这个算法。 线形单极 双极的一半，一个四分之一波长单极天线具有辐射电阻R = 36奥姆，可在「半无限导电接地面（semi-infinite conducting ground plane）」上运作，如下图所示。 如果接地面积远小于一个波长（例如：一支单极天线安装在一辆

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一般来说，圆柱状双极的全长具有相同的共振频率，而且一个渐缩的双极（tapered dipole）之电抗的斜率曲线，实质上是比较短的。亦即，一个逐步缩小的双极天线之全长必须要比较长一点，以达到相同的共振。为这个计算所导出的算法是一些参考书籍的主题，不在本文中谈论。可以利用这个算法来设计八木（Yagi）天线，在数值分析软件中，就含有这个算法。
线形单极

双极的一半，一个四分之一波长单极天线具有辐射电阻R = 36奥姆，可在「半无限导电接地面（semi-infinite conducting ground plane）」上运作，如下图所示。
　

如果接地面积远小于一个波长（例如：一支单极天线安装在一辆车上），则其天线场型与自完整的接地面积所计算出的场型相比，是大不相同的。

螺旋天线

螺旋天线是由克拉斯（Kraus）所创造，他曾说过一个有趣的故事，关于他如何在听到史丹佛大学教授谈到螺旋传递的波管（wave tube）时，领悟到相同的慢波结构可能具有和天线一样的收集讯号（signal-gathering或gain）的能力。他当天便在他的地下室（实验室）里测试了此种螺旋天线，并测量出它的增益与「圆形极化（circular polarization）」。

螺旋天线很简单但非常有效，它以简易的辐射体结构来提供增益。下图是其尺寸的实例：
　

为了完整的运作，周长必须是 0.75 < Cλ = πDλ < 1.33。俯仰角是 α = tan-1(Sλ /Cλ) 。增益值大约是 G dBi = 11.8 + 10log(Cλ2nSλ)， 而 HPBW = 52/Cλ 度。中央馈线的馈点电阻是 R = 140Cλ，周围馈线是 R = 150/ 。

周围馈线可被匹配至 Z0 = 50 奥姆，这是利用第一螺旋的四分之一波段，它可以是介电质负载型（dielectric-loaded）或平坦型，并推挤靠近接地面，以形成一个匹配段，为四分之一波段得到必需且平均的 Z0值。螺旋天线固定电路板上的实例如下图：
　

槽型天线

槽型天线是藉由中止射频电流流进一个导电表面（例如：波导墙）所制成的。槽型天线是两个双极天线，且有相似的阻抗与场型。
　

微带补片天线
微波补片天线是平面天线（planar antenna）的一个实用种类，它是在微带结构中制成，如下图所示。

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