天线的极化与多工器

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1、五、天线的极化一、直线极化所谓电波的极化是指电场矢量的方向和电波传播方向间的相对关系。电波传播时，电场矢量的振动总维持其特定的方向，如果在传播过程中电场矢量方向维持不变，叫做线极化。通常，在工程上以地表面作为参考面，电场矢量E的方向与地面垂直，这种极化方式，叫做垂直极化。电场矢量E的方向与地面平行，就叫做水平极化。电场矢量E的方向与地面成一定角度，则仍线极化波，但它既具有水平极化分量，又具有垂直极化分量。与地面垂直放置的发射天线发出的波是垂直极化波，与地面打平放置的发射天线发出的波是水平极化波。由于发射天线发出的电波，要经过一段相当复杂的传播途

2、径才能到达接收天线，因此，接收天线处的无线电波不一定是单一极化特性的电波。例如电视室内鞭形接收天线，往往是与地面外交一定角度时收看的效果为最好。二、圆极化若电场矢量在传播过程中不是固定在一个方向，而是旋转的，则电场矢量的端点将以等角速度旋转，其轨迹为一个圆，因此叫做圆极化波。根据电场矢量的水平分量和垂直分量间的相位差的不同，旋转方向可以是右旋的或左旋的。如果面向电波传去的方问，电场矢量E作顺时针方向旋转，称右旋圆极化波；E作逆时针方向旋转，称左旋圆极化波。31把相位差90°或270°的水平极化波和垂直极化波两个波合成可得到圆极化波，见下图。设E

3、x=EmcosωtEy=Emsinωt合成电场是：E＝=Em=常数它的方向由下式决定：tgα==tgωt即　　　　　　　　　α=ωt这表示合成电场的大小不随时间改变。但方向却随时间改变。合成电场的矢端在一圆上以角速度ω旋转。当Ey较Ex滞后90°时，电场矢量沿逆时针方向旋转（左旋）；31当Ey较Ex超前90°时，电场矢量沿顺时针方向旋转（右旋）。更为普遍的情况是，电场矢量的端点在一椭圆上旋转，这时就叫做椭圆极化波。实际上圆极化只是椭圆极化的一个特例。使用圆极化波的优点是：接收天线的位置在与地平面作任何倾斜、功能等效地进行接收，因而天线的位置如倾

4、斜度等易于调节，使用圆极化波可改善重影，因为当圆极化的直射波是右旋时，电波遇到建筑物产生反射，反射波就变为左旋，利用接收机的鉴别作用，例如采用右旋圆极化天线接收，则可以达到改善重影的目的。在广播系统中的中波调幅广播采用垂直极化波；短波调幅广播采用水平极化波。在我国上世纪,绝大部分调频发射台的天线,采用水平极化,很少有采用垂直极化的，但近十年来大部分都是采用垂直极化.至于圆极化,是上世纪六十年代发展起来的一种极化方式,西半球大多数广播电台已改用了圆极化天线.实践证明,圆极化天线可以使调频广播服务区域内各种类型的接收天线都能良好地接收.但圆极化也有

5、其缺点,即在保证相同覆盖场强的条件下需要增加发射机功率,天线结构复杂,成本较贵.这些缺点与其优点相比,就有一个权衡.31圆极化天线3131六、调频多工器多工器是由三分贝电桥和带通滤波器组成。我们先讲一下三分贝电桥的工作原理：一、定向耦合器的工作原理定向耦合器是一个4端口的器件。它是由互相耦合的两段带状线构成的。其中，两段长度为L的带状线平行放设，并且拥有一个公共的外导体，如下图1所示。在图1中，若设端口1是信号输人端，其它端口都终接负载，并使该系统处于完全匹配状态，则这时可画出定向耦合器的工作原理图来，如图2所示。31由图可见，当信号源由带状线

6、端口１输入时，带状线1→4中有交变电流i流过。这时，由于二带状线（即带状线2→3与带状线1→4）互相靠近，根据电磁感应定律可知，在带状线2→3中将通过磁场感应出电流iＬ来（即磁场耦合），其方向如图中所标。同时，在二带状线间又存在着一定电场，它相当于是电容Co的耦合，致使带状线2→3中引起电流ic（即电场耦合）。显然，当二带状线间的电磁场耦合调整得合适时，致使在2端口电场耦合的电流ic与磁场耦合的电流iＬ二者大小相等、方向一致，故在2端口二者相加，得到耦合信号输出；而在3端口，ic与iＬ大小相等、方向相反，故在3端口二者互相抵消而无输出。由此可见

7、，当1端口作为信号输入端时，输人信号除有部分直接传输至4端口输出外，还有部分信号耦合至2端口输出，而3端口无输出。同理，当2端口作为输入端时，除部分信号直接传输至3端口输出外，还有部分信号耦合至1端口输出，而4端口无输出。其余类推。显而易见，由于耦会输出具有一定的方向，故称它为定向耦合器。此外，为了在电路中表示定向耦合器的特性，通常把信号输入的端口称为输入端；直接传输信号的端口称为直通端，耦合输出的端口称为耦合端，无输出的端口称为隔离端。采用电路符号来表示，如图3所示。用它就可以方便地来分析定向耦合器的工作情况。31二、定向招合器的主要性能指标

8、定向耦合器的主要性能指标，常用耦合量和方向性来表征。其中，耦合量以耦合系数表示，方向性以定向性系数表示。（一）耦合系数定向耦合器的耦合系数，通常有电压