天线与馈线的连接.doc

天线与馈线的连接天线与馈线的连接，是安装天线时十分重要的问题。若连接不正确，将直接影响接收效果。其连接方式，取决于天线中有源振子的形状和馈线的种类。一般常用的有下列情况。
1、天线的有源振子为半波折合振子（阻抗300Ω）连接馈线采用300Ω扁平馈线时，其连接方式最简单，即将馈线的两根导线分别接在有源振子中间开口处即可，如图1所示。如果采用75Ω同轴电缆作连接馈线，其连接方式需要把半波折合振子333Ω阻抗变换与同轴电缆75Ω匹配。方法是载取1/2波长的同轴电缆制作成U型变换器，如图2所示。先将1/2λ的同轴电缆中间芯线的两端，接在半波折合振子天线的开口处，其外层屏蔽网相连；主馈线的芯线接天线开口处的任一端，其屏蔽网连接U形变换器的屏蔽网。2、天线的有源振子为半波振子（阻抗75Ω）当馈线采用300Ω扁平馈线时，需进行阻抗变换，方法是用1/4波长的扁平馈线两根制成阻抗变换器，接法如图3所示。当馈线采用75Ω同轴电缆时，就只需要进行平衡－不平衡转换，可采用75Ω同轴线作U形变换器，接法如图4所示。取一根1/2λ的同轴电缆，将两端接于天线开口处并将外层相连好；再在U形变换器1/4λ处截断，其主馈线的芯线接在1/4λ处的同轴线芯线，其外层屏蔽线接在3/4λ处的同轴线芯线。此外，还可用双孔磁心制作。其制作方法见图5(a)、(b)所示。双孔磁心阻抗变换器的突出优点是体积小频带宽，缺点是抗干扰能力与选择性差。
天线与馈线匹配中的平衡与不平衡变换很多天线如半波振子天线、折合振子天线、环行天线等都是平衡馈电的，它们都有两个馈电点，它们都有个特点：两个馈电点的信号电压（或电流）的相位是互为反相的。而主馈电缆常常都是用同轴电缆，同轴电缆属于不平衡（不对称）馈线，其内导体是馈电点，而外导体是地线点，不参与馈电。所以就算天线的特性租抗与同轴电缆相同也不能直接连接，否则，会破坏天线的对称性，使天线两臂上的电流大小不等，这种不平衡性会改变天线的方向图，使之成为不对称的方向图，从而使馈线可能接收到各种干扰波和使馈线与天线失配。因此，在天线与同轴线连接时，不仅要考虑阻抗匹配而且还要进行平衡--不平衡变换。
1、λ/4平衡变换器（λ是信号频率的波长）λ/4平衡变换如图6所示，半波振子的输入阻抗是75欧的平衡负载，用75欧的同轴电缆与之配接虽然阻抗是匹配了，但平衡却不匹配，必须加入一个平衡变换器。半波振子的一臂与主馈线外导体相连（图6中的A点），另一臂与λ/4导体上端和同轴电缆的内导体相连接（图6中的B点），λ/4导体的下端则通过短接金属环与主馈线的外导体相接（图6中的C点）。那么A--》B点之间的距离为λ/2，所以，B点的信号送到A点时刚好反相，这样一来就把同轴线的不对称变为对称了。从A、B两点向短接金属环看进去是一段λ/4的短路线，其阻抗为无穷大，所以对阻抗匹配不会造成影响。
2、不对称U型环平衡变换如图7所示，它由两段特性阻抗均为75欧的同轴线构成，其中一段为λ/4，另一段为3λ/4，两段同轴线的内导体分别与半波振子的两臂A、B相连，另一端与主馈电缆相连于C点，可见主馈线到振子两馈电点路径的波程相差为3λ/4-λ/4=λ/2，即两馈电点的信号电压大小相等，方向相反。因而保证了平衡馈电。阻抗匹配：由于半波振子是平衡式的，每个馈电点对地阻抗为75/2=37.5欧，馈电点A通过λ/4的75欧电缆到C点的阻抗为：752/37.5=150欧，馈电点B通过3λ/4（λ/4的奇数倍）75欧电缆到C点的阻抗为：752/37.5=150欧，那么C点的合成阻抗为：150/2=75欧。显然和主馈电缆的阻抗是匹配的。
3、λ/2平衡变换器λ/2平衡变换器又叫U型平衡变换器，如图8所示，折合半波振子天线（输入阻抗为300欧）与会75欧的同轴线连接时，二者阻抗不匹配，因此必须在它们之间加装U型平衡变换器。从图8可看出，馈电点A和B的对地阻抗为300/2=150欧，信号从主馈电缆传至A点分成两路，分别供给振子左右两边的负载。由于A、B两馈电点的波程差为λ/2。因此，A、B两馈电点的电源大小相等，方向相反，从而达到了平衡变换的目的。再看阻抗方面，由于A、B两点的对地阻抗均为150欧，那么合成在一起后，A点的阻抗应为两馈电点的并联值即150/2=75欧，所以阻抗也是匹配的。