图解富兰克林天线

天线

图 解 富 兰 克 林 天 线

我想摒弃冗长、繁琐的公式推导和文字演绎，用图示加简短的文字来说明富兰克林天线的工作原理。

富兰克林天线实际是对称振子天线的演变。

一般教科书是这样描述对称振子天线的：

对称振子天线可以看作是一段开路的双线传输线张开而成。

图1 一段开路双线传输线

图2 两端分别自L/2处弯曲，分开

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图3 弯曲分开的两条线段就构成了对称振子天线

既然对称振子天线的结构相当于一段开路双线传输线展开而成，那么，对称振子的电流分布应该和开路双线传输线上的电流分布规律相似。分开的两个臂一个上扬，一个向下折，当两者在同一直线上时，从图3可以看出，两臂对应线段上的电流是等幅同相的。这等幅同相的电流产生的磁场，叠加起来，辐射出去。这就是半波对称振子天线工作原理的简单图示。

我们把对称振子向两端延长，其电流按正弦曲线分布，应该是下图的样子：

图4 延长的对称振子天线上的电流分布

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把具有反相电流的线段折叠起来，分别折叠成1/4波长的两条对称线段，流经这两段对称线段的电流大小相同，方向相反，互相抵消。因而这些折叠起来的

线段，其电磁辐射很小。

图5 折叠后的电流走向

而那些没有折叠的线段，电流同相，构成垂直于地面的、沿轴线排列成一条直线的“天线阵”。这就是富兰克林天线。这种天线是1920年由美国著名的科学家、政治家富兰克林发明，并以他的名字命名的。

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图6 富兰克林天线

富兰克林天线分底馈和中馈两种类型。图6所示就是底馈的富兰克林天线。我们平常所谓的“长城天线”，其实就是中馈的富兰克林天线后面加上一块反射

板而成。

图7 中馈的富兰克林天线

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富兰克林天线中具有反相电流的线段即那些折叠起来的线段，可以用集中参数的电感线圈代替，此线圈称为倒相器或反相器。如图：

图8 用倒相器的富兰克林天线

大家看，这些使用倒相器的天线，不就是我们平常经常制作和使用的鞭状天线或曰全向天线吗？

图9 一个全向天线的图纸

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图10 网友制作的加感铜丝全向天线

（本文根据我对富兰克林天线的理解撰写，如有谬误，本人负责。文中大部分插图是从相关书籍中复制的，实在找不到可用的图示，就自己绘制、合成，如图4、图5。）

本文版权属“激情无线”（lijiqing）

2009年7月8日

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