什么是菱形天线?

[拼音]：lingxing tianxian

[外文]：rhombic antenna

用四根大于波长的长导线连接成菱形的天线。它水平或倾斜悬挂在四根支柱上，在菱形的一个锐角馈电，在另一锐角连接等于天线特性阻抗的吸收电阻（图1）。这种天线于1931年提出。它是一种强方向性行波天线，可以看成是由两个V形导线在开口端相连而成，其工作原理与V形行波天线类似。载有行波电流的四个臂长相等，它们的辐射方向图完全相同（图2）。适当选择菱形的边长L和顶角A可使各臂的波瓣a，a′，a″，a冺在菱形对角线方向同相叠加，其他波瓣则互相干涉形成副瓣。因此，天线的主瓣方向是由馈电点指向吸收电阻的锐角对角线方向，在其他方向则有较多和较强的副瓣。当顶角 A与各边导线的两个主瓣最大值的夹角2ψ相等时，天线的主瓣方向位于菱形平面内并与锐角对角线相重合；当A＜2ψ时，主瓣方向与菱形平面成一角度并位于与菱形平面垂直的主轴平面内；当A＞2ψ时，天线的主瓣呈现分裂。架于地面上的水平菱形天线受到地面反射所引起的干涉作用，垂直面波束分裂为多个波束，其方向图形状决定于与架设高度和工作波长有关的高度因子，其波瓣方向与地面成一定的仰角。因此菱形天线的性能决定于L/λ、Φ和H/λ三个参数。当高度因子中的第一个最大值的仰角与菱形天线本身主瓣的仰角相等时，可得到最佳的性能。菱形天线在吸收电阻上有较大的功率损耗，效率一般仅为50％～80％，但方向性较强，所以增益系数仍较高，常用的单菱形天线的增益系数可达100左右（合20分贝）;采用双菱形天线（两个菱形天线上下或左右排列，同相馈电，共用一个吸收电阻）可降低天线的副瓣电平和提高天线的增益系数1.5～2倍。在实用中，菱形各边通常用2～3根导线在钝角处分开一定距离以减小沿线特性阻抗的变化。天线的特性阻抗约为700～800欧，输入阻抗在很宽的波段内无大的变化；但天线的方向图则随频率的变化而改变。按一定方向图要求构成的天线，工作波段覆盖系数约为2～2.5倍。菱形天线用作接收天线或小功率发射天线时，吸收电阻可用无感的线绕电阻；用作大功率发射天线时，则要用有损耗的传输线，其特性阻抗等于天线的特性阻抗。提高菱形天线效率的办法之一是采用回授式菱形天线（图3），它没有吸收电阻，而用回授线使通过菱形导线辐射后剩余的能量返回到输入端，这样就可以减小功率的损耗，但回授线的长度与工作频率有关，调节困难，工作频带较窄。另一办法是采用指数菱形天线（图4），它是把菱形各边用四根导线按指数变化张开，在终端锐角处短接在一起，天线的特性阻抗随导线的张开而逐渐减小，天线上的电流迅速衰减，在终端处的反射已很小，不需要再接吸收电阻，因而天线的效率大大提高。这种天线在终端处仍有一定的反射，故天线的输入阻抗和方向性比普通的菱形天线稍差。

菱形天线结构简单，造价低，是30年代末以来短波远距离通信中用得最广泛的一种天线，在甚高频和超高频波段也可应用。它的主要缺点是副瓣电平高，占地面积大，天线场地不易选择。