波长

波长是指波在一个振动周期内传播的距离。也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。


波长公式

天线的长短其实是根据波长来决定的,通过公式我们知道C=λ•fC=光速(单位m/s),λ=波长(单位m),f=频率(单位Hz))。由于光速固定为,所以波长和频率成反比。

天线工作原理

初高中的时候学过当导线上有交变流电流动时,就会产生电磁波。当两个导线区域平行,产生的电场就在两根导向之间,此时周围的电磁波非常弱。但若将两个导线以一定夹角张开时,电磁波就会在周围空间中传播,如下图所示。


振子

天线振子是天线上的元器件,具有导向和放大电磁波的作用,使天线接收到的电磁信号更强。如下图所示,产生电磁波的两根导线我们称之为“振子”。


天线振子是构成天线的最基本单位。当导线长度为信号波长的1/4时,辐射的强度最大,称作基本振子。两臂长度相等的振子叫作对称振子。每臂长度为1/4波长、全长为1/2波长的振子称作半波对称振子,如下图所示。半波对称振子可以独立使用,还可以采用多个半波对称振子组成天线阵。

 

天线振子是用导电性较好的金属制造的。振子有的是杆状的形状,也有的结构较复杂,一般是很多个振子平行排列在天线上。

 

振子与波长的关系

根据上图所示,单边振子的长度如下图所示。

d=1/4λ=1/4 x C/f

 通过公式就能得出单臂振子的长度,但是在实际计算过程中,我们还需要在乘上一个缩短系数(缩短系数:天线振子长度相对于理论计算值缩短的百分比),缩短率取值范围一般为93%~97%,一般缩短系数取值为5%左右,振子越粗,缩短越多。通常的粗略估算方法是:若天线振子直径10毫米,缩短4.5%;天线振子直径15毫米,缩短5%;天线振子直径20毫米,缩短5.5%。具体公式如下所示。

天线长度=1/4波长x0.95=(1/4)x(光速/频率)x0.95

d=1/4λ=1/4 x C/f x 95% 

下面通过案例来了解一下,比如要制作一个频率为88MHz的天线,通过以上公式计算如下:

 d=1/4λ=1/4 x C/f x 95% = 0.25 x 3x10^8/88x10^6 x 0.95 0.81m

以上结果为理论计算结果,实际中制作时,我们需要通过驻波表来监测驻波,驻波比要小于1.5才能达到要求。


FM天线长度计算

FM88~108MHz

88MHz天线长度 =71.25/88 0.81

108MHz天线长度 =71.25/88 0.66

本篇内容根据网络文章改编

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