在現(xiàn)代通信領(lǐng)域，作為發(fā)射和接收電磁波的關(guān)鍵設(shè)備，其性能和特性對于通信質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。雙偶極子天線作為一種常見且重要的天線類型，具有獨特的結(jié)構(gòu)、良好的性能和廣泛的應(yīng)用。下面我們將詳細(xì)介紹雙偶極子天線的相關(guān)知識。

　　雙偶極子天線的基本結(jié)構(gòu)與輻射特性
　　偶極子天線是由中心饋電點連接的兩個等長振子（通常為空心金屬管）構(gòu)成的基礎(chǔ)對稱天線。當(dāng)電流通過振子，在振子兩端會形成駐波，中間饋電點電流達(dá)到值，而兩端電流為零。電磁場以振子為中心向外輻射，其主波束集中在垂直于振子軸線的方向，表現(xiàn)為水平方向輻射強(qiáng)，沿振子軸線方向輻射弱，這就是單偶極子的基本輻射特性。一般而言，其實際總長度約為對應(yīng)中心頻率半波長的 95%，因此這種偶極子天線也被稱為半波天線。
　　雙偶極子天線由兩個偶極子天線組合而成，通過功率將信號分配到兩個偶極子上。常見的結(jié)構(gòu)有平行結(jié)構(gòu)、交叉結(jié)構(gòu)（如垂直交叉實現(xiàn)雙極化）和同軸結(jié)構(gòu)（沿同一軸線前后放置）。同理，還有四偶極子天線、八偶極子天線等。
　　平行結(jié)構(gòu)的雙偶極子天線，其間距通常設(shè)置為 λ/2，并且通過饋電網(wǎng)絡(luò)施加特定的相位和幅度（一般為等幅同相或反相），利用電磁波的空間干涉效應(yīng)來優(yōu)化整體輻射性能。通過 “單振子輻射 + 雙振子干涉” 的協(xié)同作用，在保證良好輻射效果的同時，還能靈活調(diào)整覆蓋方向和范圍。
　　雙偶極子天線的物理結(jié)構(gòu)主要由兩對偶極子天線、兩對斜撐（有的也作垂直支撐）和一塊金屬組成。在斜撐和半波振子內(nèi)部設(shè)有導(dǎo)體并與輸入端相接。
　　以下是單個的天線場形圖：

　　

　　四面布置水平場形圖如下：

　　

　　雙偶極子天線的優(yōu)點
　　帶寬更寬：兩個偶極子通過頻率互補(bǔ)或寄生結(jié)構(gòu)，可擴(kuò)展 2 - 3dB 帶寬。配合多工器使用時，能夠?qū)崿F(xiàn)多頻段發(fā)射，滿足不同頻段的通信需求。
　　方向性強(qiáng)：通過合理設(shè)計反射板或偶極子間距，可以增強(qiáng)特定方向的信號強(qiáng)度，提高信號的傳輸效率和覆蓋范圍。
　　可實現(xiàn)雙極化：如交叉排列的雙偶極子，能夠同時支持水平和垂直極化，增加了信號的傳輸多樣性和穩(wěn)定性。
　　增益較高：經(jīng)過合理組合后，雙偶極子天線的增益可提升 1 - 3dBi，能夠有效減少信號衰減，提高通信質(zhì)量。
　　抗干擾能力強(qiáng)：其定向特性或雙極化隔離度，可過濾部分干擾信號，保證通信的可靠性。
　　天線振子長度的原理
　　在實際應(yīng)用中，我們常常會疑惑為什么天線振子的長度通常設(shè)計為約四分之一波長。這主要有兩個原因：
　　一是相位匹配：當(dāng)電磁波到達(dá)天線末端時，反射波會與入射波相互作用。當(dāng)天線長度為 λ/4 時，反射波返回起始端的相位差為 180 度，兩者相互抵消，從而減少能量損失，提升輻射效率。
　　二是阻抗匹配：四分之一波長結(jié)構(gòu)作為傳輸線，能夠?qū)⒇?fù)載阻抗轉(zhuǎn)換為理想輸入阻抗值，確保信號能量高效傳輸，避免因反射造成的信號衰減。
　　然而，實際天線振子的長度約為四分之一波長的 95%，這也有兩個方面的原因：
　　一是末端電容效應(yīng)：由于天線振子存在一定的物理直徑，在末端會形成等效電容，導(dǎo)致電流在終點處不為零，這相當(dāng)于振子長度增加。為了維持諧振頻率，實際物理長度需要相應(yīng)縮短。振子越粗，末端電容越大，波長縮短越顯著，縮短系數(shù)甚至可降至 0.92。
　　二是輻射能量損耗：電磁波在導(dǎo)體介質(zhì)中傳播時，其實際波長短于自由空間波長，這就是波長縮短效應(yīng)。因為電磁波沿振子輻射時會引起電流衰減，導(dǎo)致相移常數(shù) β 增大（即相速減小），使得導(dǎo)體內(nèi)波長 λg 小于自由空間波長 λ 0，其關(guān)系式如下：

　　其中 k 為自由空間波數(shù)。
　　天線下傾角的調(diào)整
　　在通信系統(tǒng)中，為了使盡可能多的有效輻射功率分布于覆蓋區(qū)，同時又不過多降低發(fā)射天線的增益，需要對發(fā)射天線主向進(jìn)行調(diào)整，使其往下傾斜一個適當(dāng)?shù)慕嵌龋刺炀€下傾角 θ t。天線下傾角 θ t ≈ 0.0278√ H（度），其中 H 為發(fā)射天線的有效高度。
　　下傾方式主要分為機(jī)械下傾和電子下傾。機(jī)械下傾是通過物理方式調(diào)整天線的安裝角度來實現(xiàn)；而電子下傾則是通過天線內(nèi)部饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，改變信號的輻射方向，無需進(jìn)行機(jī)械調(diào)節(jié)。在實際應(yīng)用中，常常將兩者結(jié)合使用。
　　電子下傾主要有兩種方法：
　　相位調(diào)整法：將輻射單元中的電流的相位自上而下依序滯后一個角度，或者采用將天線分為兩半的電流相位滯后的方式。
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　　幅度調(diào)整法：通過改變天線陣列中不同振子的饋電幅度（功率），來調(diào)整主波束的指向。若減少上方振子的饋電功率，增大下方振子的功率，下方區(qū)域的信號輻射強(qiáng)度會相對較強(qiáng)，主波束會向功率更強(qiáng)的下方偏移。但單獨使用時，下傾范圍較小，且可能影響方向圖的對稱性，因此通常與相位調(diào)整法結(jié)合使用，用于優(yōu)化下傾后的信號覆蓋均勻性。