偶极子天线

在无线电和电信中，偶极天线或双合天线是最简单和使用最广泛的天线类别。 偶极子是一类天线中的任何一种，其产生的辐射图近似于具有支持线电流的辐射结构的基本电偶极子的辐射图，该线电流如此通电以致电流在每一端只有一个节点。 偶极天线通常由两个相同的导电元件组成，例如金属线或棒。 在天线的两半之间施加来自发射器的驱动电流，或者对于接收天线，获取到接收器的输出信号。 到发射器或接收器的馈线的每一侧都连接到其中一根导体。 这与单极天线形成对比，单极天线由一根杆或导体组成，馈线的一侧连接到它，另一侧连接到某种类型的地面。 偶极子的一个常见例子是广播电视机上的兔耳电视天线。

从理论上讲，偶极天线是最简单的天线类型。 最常见的是，它由两个等长的首尾相连的导体组成，馈线连接在它们之间。 偶极子经常用作谐振天线。 如果这种天线的馈电点短路，那么它将能够在特定频率下产生共振，就像弹拨的吉他弦一样。 在该频率附近使用天线在馈电点阻抗（以及驻波比）方面是有利的，因此其长度由预期的工作波长（或频率）决定。 最常用的是中心馈电半波偶极子，其长度刚好低于半波长。 半波偶极子的辐射模式xxx垂直于导体，在轴向方向下降为零，因此如果垂直安装则实现全向天线，或者（更常见）如果水平安装则实现弱定向天线。

虽然它们可以用作独立的低增益天线，但偶极子也被用作更复杂的天线设计中的驱动元件，例如八木天线和驱动阵列。 偶极子天线（或从它们衍生的此类设计，包括单极天线）用于馈送更精细的定向天线，例如喇叭天线、抛物面反射器或角反射器。 工程师分析垂直（或其他单极）天线的基础是偶极天线，它们是其中的一半。

1887 年，德国物理学家海因里希·赫兹 (Heinrich Hertz) 使用我们现在所知的偶极天线（具有电容性末端负载）首次证明了无线电波的存在。 另一方面，Guglielmo Marconi 根据经验发现，他可以将发射器（或传输线的一侧，如果使用的话）接地，而无需一半的天线，从而实现垂直或单极天线。 对于马可尼用来实现远距离通信的低频，这种形式更为实用； 当无线电移动到更高的频率（特别是 FM 无线电和电视的 VHF 传输）时，这些小得多的天线完全位于塔顶是有利的，因此需要偶极天线或其变体之一。

在无线电的早期，因此命名的马可尼天线（单极天线）和双合天线（偶极天线）被视为截然不同的发明。 然而，现在，单极天线被理解为偶极天线的一种特殊情况，它在地下有一个虚拟元件。

短偶极子是由两个总长度 l xxx小于半波长 (1/2λ) 的导体形成的偶极子。 短偶极子有时用于全半波偶极子太大的应用。 使用下面获得的赫兹偶极子（一个虚构的实体）的结果可以很容易地分析它们。 比谐振天线（半波长长）短，其馈电点阻抗包括大电容电抗，需要加载线圈或其他匹配网络才能实用，特别是作为发射天线。

为了找到短偶极子产生的远场电场和磁场，我们使用下面显示的赫兹偶极子（无穷小电流元件）的结果，距离电流为 r，与电流方向成 θ 角。