天线匹配阻抗原理

问题描述

精选答案

欲使发射天线与馈线相匹配，天线的输入阻抗应该等于馈线的特性阻抗。欲使接收天线与接收机相匹配，天线的输入阻抗应该等于负载阻抗的共轭复数。通常接收机具有实数的阻抗。当天线的阻抗为复数时，需要用匹配网络来除去天线的电抗部分并使它们的电阻部分相等。

当天线与馈线匹配时，由发射机向天线或由天线向接收机传输的功率最大，这时在馈线上不会出现反射波，反射系数等于零，驻波系数等于1。天线与馈线匹配的好坏程度用天线输入端的反射系数或驻波比的大小来衡量。对于发射天线来说，如果匹配不好，则天线的辐射功率就会减小，馈线上的损耗会增大，馈线的功率容量也会下降，严重时还会出现发射机频率“牵引”现象，即振荡频率发生变化。

对口面型天线来说，为了达到匹配状态，应当在所有产生反射的不连续点附近加上能够产生相反反射的匹配元件，使它们相互抵消。天线的频带由这些元件的组合频带决定。

匹配方法

天线阻抗可能同时包含电抗与电阻成分。大多数实际应用中，我们寻求的是纯阻性的阻抗（z=R），但是这种理想情况很难达到。例如一个偶极子天线，理论上真空中达到谐振时阻抗为73Ω。但是，当送到天线上的信号频率不是谐振频率时，电抗成分（±jX）就出现了。当高于谐振频率时，天线带感性电抗，阻抗为Z=R+jX。类似地，当低于谐振频率时，天线带容性电抗，阻抗为z=R-jX。此外，在靠近地表的空间中，其阻性部分可能不是73Ω，而可能为30～130Ω的某一值。显然，无论选用特性阻抗为多少的同轴电缆，都很有可能是不合适的。

实际无线电应用中，为了将一个复杂负载（如天线）连到一个纯阻性源上，最常见的情形是在负载与源之间构造一个匹配网络。匹配网络的阻抗必须等于负载的复阻抗的共轭。例如，如果负载阻抗为R+jX，匹配网络的阻抗就必须为R一jX；类似地，如果负载阻抗为R一jX，匹配网络的阻抗就必须为R+jX。