Ham Radio CQ业余无线电
天线谐振和阻抗匹配是两个完全不同的概念,天线的谐振是天线固有的性质,天线的长度和结构一旦确定了,那么它的谐振频率也就确定了。阻抗匹配是使得天线,馈线和电台组成一个可用的系统。
我们知道天线是一个谐振回路。谐振时天线阻抗最小,且为纯电阻。实际应用的天线,其导体本身具有一定的电感量,它和大地间存在着电容。对于收发信机来说整个天线系统就象一个 LC 串联回路。构成天线的导体的几何尺寸、天线与周围物体以及与地之间的距高等因素影响着它的电感、电容参数。
接收天线对某一频率谐振时,这个频率的电磁波能使天线产生较大的感应电流而使接收机能从众多的信号中很容易就“发现"它。发射天线对某一频率谐振时,发射机能使天线中的电流达到最大,信号也就能最有效地发射出去。和 LC 谐振回路一样,当天线发生谐振时,它等效为一个纯电阻。这个电阻包含了天线的辐射电阻和损耗电阻两个部分。我们根据欧姆定律可以推断,当电流一定的时候,辐射电阻越大,发射效率越高。辐射电阻的大小取决于天线的结构形式。损耗电阻是有害的,在实际制作中我们选择导电性能好、表面积尽可能大的材料制作天线以求得到最小的损耗电阻。谐振时天线的电阻就是天线的特性阻抗,这是使用天线时必须了解的一个重要参数。
用以表征谐振回路特性的幅度频率特性曲线形状有陡、缓之分,有的回路频率响应范围宽,有的则反之。天线也有同样的特征,有的天线可以用于比较宽的一个频段,有的则不行。业余通信使用的频率虽然包括了相当宽的范围,但就每个波段而言却都是很窄的,所以业余通信使用的天线大多选用频带窄而效率高的天线。许多淘汰军用通信机中配用的天线,如 44 米、22 米双极式天线等,都不能谐振在业余频段上,对于发射功率不大的业余通信来说效果并不好。
以上为天线谐振,接下来是阻抗匹配。
我们都有这样的经验,如果 LC 回路谐振频率不合要求,可以用改变电感或电容数值的办法进行调试。天线也一样,当天线谐振频率不对时,可以调整它的尺寸。如果尺寸无法调整,也可以给天线回路串联或者并联电感电容,这就是天线调谐。不过,应该知道,这种办法虽然可以使整个回路总体上达到谐振,但天线的效果却并不见得好。可以设想,如果我们继续加大附加的电感电容比例,缩小天线部分,最后不就成了一个名符其实的 LC 回路了吗?此时的辐射电阻极小,能量只能在回路内交换吞吐,并不能被发射出去。
发射机有一个射频输出阻抗的概念,馈线有一个特性阻抗的概念,发射机与馈线的阻抗要匹配,但是天线的输入阻抗不一定恰好等于馈线的特性阻抗,所以在馈线与天线之间要加一个匹配网络来完成阻抗的转换。