做電視天線時,看到有75歐的饋線,什么是75歐的饋線?難道一條線的電阻有75歐嗎?請詳細介紹一下.
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饋線的阻抗是75歐，這是這一種饋線的傳輸特性，并不是這條饋線的直流電阻。一條導(dǎo)線的直流電阻同它的長度、導(dǎo)體直徑和采用的材料有關(guān)，導(dǎo)體越長，電阻越大，導(dǎo)體越細，電阻越大。反之電阻則越小。在一般情況下，饋線有兩種：一是扁平行饋線，它的傳輸特性阻抗是300歐，由于它的傳輸噪音比較大，現(xiàn)已被淘汰，二是同軸電纜，即在一根導(dǎo)線的外層覆蓋一層一定厚度的物理發(fā)泡塑料（稱為中間絕緣層），再外層是一層金屬屏蔽網(wǎng)兼做外導(dǎo)體。它的傳輸阻抗特性與導(dǎo)體的粗細、絕緣層的厚度、材料的性質(zhì)和制作工藝有關(guān)，通過精確的設(shè)計，可以做到75歐正負3個歐姆。饋線的特性阻抗與饋線的長度無關(guān)，不管饋線有多么長，它的特性阻抗都是一定的。現(xiàn)行長用的饋線的特性阻抗就是75歐。只是饋線長，它的傳輸損耗要大些。國產(chǎn)75－5饋線在工作頻率500兆周時，每百米的傳輸損耗是12dB。還有一種特性阻抗為50歐的饋線，是特殊的機器設(shè)備用的，比如電視發(fā)射機，它的輸出特性阻抗就是50歐，那么它使用的傳輸線，就是50歐的。例如從電視發(fā)射機到它的天線部分，也是用的50歐的饋線，這個饋線很粗，在這里稱為饋管。 阻抗匹配是為了使信號源和接收設(shè)備做到更好連接，使信號更好的傳給接收設(shè)備，如果連接的饋線不匹配，信號就會饋線中遭受較大的損失，使傳輸效率降低。
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一般的接收設(shè)備(如電視機)其輸入特性阻抗為75Ω(不平衡式)或300Ω平衡式,半波對稱振子的輸出是:阻抗為75Ω平衡式,如與300Ω平衡電纜連接則只需考慮阻抗匹配就可以了,我們可利用傳輸線上距終端λ/4奇數(shù)倍處的等效阻抗等于傳輸線特性阻抗的平方除以終端負載這一特殊性質(zhì)來進行阻抗匹配,這一特性的數(shù)學(xué)表達式 Zin=Z0*Z0/ZL,式中Z0是傳輸線(匹配電纜)的特性阻抗,Zin為天線的輸出阻抗,ZL為負載(接收設(shè)備的輸入阻抗)阻抗,半波對稱振子與300Ω平行電纜的配接計算如下:先按上式計算出所需電纜的特性阻抗,也即要實現(xiàn)半波對稱振子與300Ω平行電纜的配接它們之間必須要插入一條λ/4長,特性阻抗為150Ω的平行電纜,為此,我們利用兩條λ/4長的300Ω平行電纜并聯(lián)即可,接法如圖x。思維稿 半波折合振子 折合振子天線在實際使用中,饋電振子一般都是采用折合振子的形式,其主要目的是增加天線的帶寬,折合振子的結(jié)構(gòu)形成如圖jk所示,這種天線的頻帶特性可以這樣來證明:折合振子作為一偶極天線來說,可看作是兩個λ/4的短路線相串聯(lián),對于諧振頻率波長L=λ/4,偶極天線與短路線都沒有電抗成分,當加到折合振子上高頻電流的頻率在一定范圍變化時,出現(xiàn)以下2種情況:當頻率高于諧振頻率時,相當于Lλ/4,偶極天線近似長于λ/4的短路線,其電抗是感性,而此時短路線的電抗是容性,當頻率低于諧振頻率時,相當于L<λ/4,偶極天線近似于λ/4的開路線,其電抗是容性,而此時短線上的電抗又是感性;故當工作頻率了生偏移時,在一定頻率范圍內(nèi),折合振子上呈現(xiàn)的感抗與容抗可以互相補償,使天線在較寬的頻率范圍內(nèi)其阻抗特性的變化不大,這就是折合振子具有較寬頻帶的原理。 由于折合振子兩平行導(dǎo)體具有相位相同,大小相等的電流(即I1=I2)所以其輻射電流為I=I1+I2=2I1,其輻射功率為P=I*I*Rr=(2I1)*（2I1）*Rr(Rr為半波振子的輸入阻抗)在折合振子的饋電端的輸入功率P =4*I1*I1*Rr= (Rin是折合振子的輸入阻抗)由于在饋電端輸入的電流實際上為I, 所I=I1,所以Rin=4Rr=4×73。1=300Ω這里我們得到了折合振子輸入阻抗是300Ω。是對稱半波振子輸入阻抗的4倍。為了解決與75Ω同軸電纜與天線振子的聯(lián)接,采用長度為λ/2的同軸線做成的相位,阻抗變換裝置,即常叫的U形環(huán),可以解決以上兩個問題。U形環(huán)的結(jié)構(gòu)圖jk2如下所示。 從圖可知,饋電時B點電流經(jīng)過U形環(huán)后,與A點的電流相位差為π(180度),U形環(huán)的外導(dǎo)體組成了λ/4的短路線, 使得在A,B點上的阻抗為無窮大,因而外導(dǎo)體上的電流就不會由內(nèi)表壁流向外表壁到地了,并且U形環(huán)還起到了阻抗變換的作用,如果在同軸線芯線上的輸入電流為I1,輸入電壓為V1,則天線兩振子上的輸入電流分別為I1,而同軸線外導(dǎo)體是接地的,所以A,B兩點各自對地的電壓都是V1,且A,B兩點電壓為反相,故此A,B兩點間的電壓為VA+VB=2V1,在饋電點呈現(xiàn)的阻抗為:R==4V1/I1即采用U形環(huán)后,使饋線與天線接觸點的阻抗提高了四倍,若采用特性阻抗為75Ω的同軸線饋電,則在饋電點的阻抗為75Ω×4=300Ω,與折合折子能達到較好的匹配。思維稿 多元折合振子天線 半波振子天線和折合振子天線的增益低,波瓣寬,前方和后方具有相同的接收能力,所以它們只適用于信號強,干擾小的地方,當接收點離電視臺較遠,信號較弱或信號較強但干擾較大反射波影響較嚴重時,就要采用多元高增益定向天線了,這就是多元振子天線,又叫八木天線,在有源 振子的后面加上反射器,前面加上引向器,就構(gòu)成多元振子天線,引向振子,反射振子與有源振子加起來的數(shù)目就是天線的單元數(shù)。 多元振子天線的后方波瓣消失,前方靈敏度大大提高,原理如下:1。反射器對前方P點和后方Q點來的信號的作用 右圖中的有源振子工作在諧振狀態(tài), 其阻抗為純電阻,反射器則用長度比有振子長5%-15%,而呈現(xiàn)感性。設(shè)反射器與有源振子相距λ/4,從天線前方的P點來的電磁波先到達有源振子,并使之產(chǎn)生感應(yīng)電勢e1,感應(yīng)電流I1。電磁波再經(jīng)過λ/4的途經(jīng)才到達反射器,并使之產(chǎn)生感應(yīng)電勢e2和感應(yīng)電流I2。由于反射器與有源振子在空上相差λ/4的路程,所以e2比e1落后90°,而I2又由于反射器呈現(xiàn)感性而比e2落后90°,故I2比e1落后180°,反射器電流I2產(chǎn)生的輻射場到達有源振子形成的磁場H2又比I2落后90°,即H2比e1落后270°。根據(jù)電磁感應(yīng)定律,H2在有源振子里產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e1-2比H2落后90°,結(jié)果e1-2比e1落后360°,也就是說反射器在有源振子所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢e1-2和原振子的感應(yīng)電勢e1是同相的,天線輸出電壓是等于e1與e1-2之和,可見反射器使天線接收前主信號的靈敏度提高了,根據(jù)類似的推導(dǎo)可知:反射器對后方Q點來的信號有抵消輸出的作用。2。引向器的作用 引向器比有源振子短5%-10%,其阻抗呈電容性,假設(shè)引向器與有源振子間的距離也是λ/4,用同樣的方法可以推導(dǎo)出下述結(jié)論:引向器對前方來的信號起著增強天線輸出信號作用。 綜上所述,反射器起著消除天線方向圖后瓣的作用,反射器和引向器都具增強天線前方靈敏度的作用。 思維稿業(yè)余制作拋物面天線的要點---拋物面天線的F/D與饋源的輻射方向角Q的關(guān)系 F/D（F是拋物線的焦點，D是拋物線的口徑）與饋源的方向角Q是從屬關(guān)系，也就是說只有饋源的方向角確定以后才能確定你所要制作的拋物面天線的直徑及焦距。作為一個業(yè)余愛好者只知道F/D=0。3--0。5是不夠的，如何才能使一條天線與饋源的配套即采用合適的F/D，這個問題很重要，它直接影響天線系統(tǒng)的效率及信噪比等。圖1-1所示Q是饋源所固有的，饋源確定了，Q也就確定了。 制作天線首先要決定饋源，只有饋源的方向角為已知，才能按不同的F/D制作不同直徑的天線，而不應(yīng)制作好了天線以后才制作饋源，因為這樣一來很難達到理想的效果，必定產(chǎn)生如圖1-2或圖1-3的情況。圖1-2的情況會使地面反射的雜波進入饋源，而且天線邊緣的微波和繞射波也會進入饋源，使得天線接收系統(tǒng)的信噪比減小。圖1-3的情況則會使天線的利用率降低造成人為的浪費而且信號的旁瓣也同時進入了饋源。F/D與Q的關(guān)系是：F/D=1/4*Ctg Q/2。 所以先有饋源方向角再根據(jù)你所要制作多少直徑的天線而后確定F=D*（1/4*Ctg Q/2），然后根據(jù)拋物線方程：X=Y*Y/4F繪制出模。拋物線天線的口徑可用下式計算：饋源的方向角（Q） 100度 120度 160度 180度 天線的效率（K） 70% 60% 55% 50% 一般的折合半波振子饋源（帶后反射器）和螺旋饋源的方向角是100度左右。思維稿十字型發(fā)射天線的配接 在一些中小功率的高頻發(fā)射設(shè)備中，通常都采用多層十字型半波折合振子發(fā)射天線。這種天線的特點是結(jié)構(gòu)簡單架設(shè)方便，其缺點是增益較低且?guī)捪鄬^窄，在這里以雙層十字型天線為例說明一下其配接原理。圖1為此種天線的結(jié)構(gòu)圖，我們知道一個半波振子的輸入租抗為平衡式300歐，而發(fā)射設(shè)備的輸出阻抗常為50歐不平衡式，所以首先要將折合振子的300歐平衡變換成75歐不平衡式（變換原理可參考我以前所發(fā)表的有關(guān)文章），然后將兩條長度為λ（波長）的75歐同軸電纜（稱分饋線）將上下兩層?xùn)|西向的振子和用兩條長度為λ+λ/4的75歐電纜將上下兩層中南北向的振子聯(lián)結(jié)成一個節(jié)點1（如圖2所示），節(jié)點1的阻抗為75/4=18。75歐，由于發(fā)射設(shè)備的輸出阻抗為50歐，所以還必須進行阻抗變換，我們利用 這個公式進行計算，式中Z0為所需的λ/4長度的匹配電纜特性阻抗，Z1為節(jié)點1的阻抗，Z2為發(fā)射設(shè)備的輸出阻抗（節(jié)點2）。計算得 為此我們可以用一條長度為λ/4的50歐電纜和一條同樣長度的75歐電纜并聯(lián)來近似代替。 為何東西向和南北向的分饋線要相差λ/4呢？這是為了在水平面內(nèi)使電磁波得到均勻的輻射，如分饋線的長度一樣其在水平面內(nèi)的輻射圖如圖3，從圖中可見其輻射場在西南，東北，東南，西北的方向上是較弱的，如果南北向的振子與東西向的振子在饋電上相差π/2的相位，那末其形成的輻射場是一個旋轉(zhuǎn)磁場，其輻射圖如圖4所示，從圖中可見輻射場在全方位上都比較均勻了。根據(jù)傳輸線的原理要產(chǎn)生π/2的相位差只需將某一方向上（如南北向）的分饋線增加λ/4就可以了，這就是為何南北向和東西向分饋線相差λ/4的原因。思維稿 天線駐波比的測量方法 在天線系統(tǒng)中，天線與設(shè)備配接是否良好我們常常用一個稱為駐波比的參數(shù)對其衡量，當駐波比為1的時，表示此天線系統(tǒng)匹配良好沒有反射，如此數(shù)越大則意味著匹配狀況越差，系統(tǒng)中存在越大的反射波。那末如何測量天線的駐波比呢？在這里我向大家介紹一種較為簡易的辦法。 要測量駐波比需要一臺掃頻儀，接法如圖2-1，先將饋線的終端（近天線系統(tǒng)一端）短路，此時由于掃頻儀輸出的信號在饋線的終端形成全反射，觀察其全反射波形如圖2-2曲線的最大幅度為a，然后將天線接入饋線的終端，此時掃頻儀上在工作頻率范圍內(nèi)觀察到的最大幅度為b如圖2-3，先求出反射系數(shù)P=b/a，然后可用式S=1+P/1-P求出駐波比，式中的S表示駐波比。思維稿電纜的電長度 在傳輸線中常用一個稱為電長度的參數(shù)（單位：MHZ）來衡量電纜的電氣性能。工廠生產(chǎn)電纜時，因為制造工藝的關(guān)系，使得每一批的電纜的電氣指標都存在著差別，比如同是一段物理長度一樣的兩條電纜，對同一個高頻信號來說它反映的電性能就不一樣，因此就引入了一個電長度的概念。它反映了在一段單位物理長度內(nèi)，電纜對某一頻率信號所表現(xiàn)出來的特性。在制作發(fā)射天線的饋電系統(tǒng)中，此項參數(shù)尤為重要。例如在我發(fā)表的“雙層十字型發(fā)射天線的配接”一文中的各分饋電纜，在物理長度一樣但電長度不一樣的情況下，分饋線的實際阻抗就會產(chǎn)生偏移且會引起附加相移，使得整個天線系統(tǒng)難以做到很好的配接。 那么如何去檢測一段電纜的電長度呢？具體方法是這樣的，例如發(fā)射天線工作的中心頻率為F，其對應(yīng)的波長為λ，截取一根物理長度為λ/2的電纜將它的終端短路，使它對信號形成全反射，用掃頻儀進行測試，調(diào)節(jié)掃頻儀輸出的中心頻率使掃頻儀屏幕上產(chǎn)生一個下陷的波形（如圖L所示），這個下陷波就是電纜的反射波形。從長線理論中我們知道，終端短路的傳輸線對于某一頻率信號來說，離終端λ/2處，它的反射波電流幅值最大，所以此時圖中的A點（即波峰處所對應(yīng)的頻率）就是這根電纜的電長度。如A點處的頻標所指示的頻率等于F，就說明此電纜的電氣性能達標，如不等F，則說明電纜的電氣性能存在著差異，如用此電纜作天線系統(tǒng)的分饋線時，就必須要對其（物理長度）進行修正。 對于特性相同的電纜來說，當它的物理長度相同時，它們的電長度也相同；當它的特性不等時，電纜的物理長度相同而它們的電長度不相同，所以我們可以用電長度這個指標來衡量電纜性能的一致性。思維稿定向耦合器 在很多高頻發(fā)射設(shè)備中，常在末級功放至發(fā)射天線的通路中插入一個定向耦合器來測量發(fā)射設(shè)備的發(fā)射功率或測量天線的反射功率，下面我介紹一下這種定向耦合器的工作原理。 如圖X是定向耦合器的原理圖，其中A、B是主饋電纜的內(nèi)導(dǎo)體，在接近內(nèi)導(dǎo)體里放入一個線圈L3，其中C是L3和內(nèi)導(dǎo)體之間的分布電容。當有射頻信號送入時，A、B有電流I 流過，其中E是內(nèi)外導(dǎo)體間的射頻電壓，由于分布電容C的存在，那么內(nèi)導(dǎo)體中就有一電流通過C、R1流到外導(dǎo)體，這個電流在R1上將產(chǎn)生一個互感電壓EL3，很明顯，a-b兩端的輸出電壓E=ER1+EL3，在制造中我們適當?shù)剡x擇L3和R1并在調(diào)試中改變C和互感系數(shù)M，使得在一個方向上輸出電壓E為最大值（即使得ER1和EL3在相位上是相加的），而在另一個方向上E輸出極小極小（即使得ER1和EL3在相位上是相減的），這樣我們就實現(xiàn)了定向耦合的作用，輸出電壓E通過BG1檢波后送至指示系統(tǒng)，這樣我們就可以在指示系統(tǒng)上讀出機器發(fā)向天線的實際功率。思維稿環(huán)行器 環(huán)行器又叫隔離器的突出特點是單向傳輸高頻信號能量。它控制電磁波沿某一環(huán)行方向傳輸。這種單向傳輸高頻信號能量的特性，多用于高頻功率放大器的輸出端與負載之間,起到各自獨立,互相“隔離”的作用。負載阻抗在變化甚至開路或短路的情況下都不影響功放的工作狀態(tài),從而保護了功率放大器。 環(huán)行器單向傳輸?shù)脑恚怯捎诓捎昧髓F氧體旋磁材料。這種材料在外加高頻波場與恒定直流磁場共同作用下，產(chǎn)生旋磁特性（又稱張量磁導(dǎo)率特性）。正是這種旋磁特性，使在鐵氧體中傳播的電磁波發(fā)生極化的旋轉(zhuǎn)（法拉第效應(yīng)），以及電磁波能量強烈吸收（鐵磁共振），正是利用這個旋磁現(xiàn)象，制做出結(jié)型隔離器、環(huán)行器。它具有體積小、頻帶寬、插損小等特點，因而應(yīng)用十分廣泛。 左圖是環(huán)行器的結(jié)構(gòu)圖，它采用結(jié)型帶線結(jié)構(gòu)，雙Y形中心導(dǎo)體置于兩片旋磁鐵氧體樣品之間，組成樣品結(jié)，在樣品結(jié)周圍各置三片磁石，使整個樣品結(jié)產(chǎn)生一均勻恒定的磁場。隔離器、環(huán)行器端口由帶線轉(zhuǎn)為同軸線，通過正確的設(shè)計，可使樣品結(jié)與同軸線有良好的匹配，滿足隔離器、環(huán)行器各種性能的要求，當在負載失配的情況下，反射能量將沿著藍線所標的方向流到外接的吸收電阻上，能量被電阻所吸收。。