天线谐振时,发射效率最高

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天线谐振时,发射效率最高
而这个“谐振”就发生在天线长度是波长的特定分数时,最常见的就是:
  • λ/2(半波长)偶极天线
  • λ/4(四分之一波长)单极天线

📡 为什么 λ/2、λ/4 最有效?
这些长度可以让电流或电压在天线上形成驻波(standing wave),也就是说:
  • λ/2 偶极天线:在两端形成最大电压(电压腹),中心电流最大 → 完美辐射
  • λ/4 单极天线:一端接地,一端悬空,在端口形成电压最大、接地端电流最大 → 同样容易发射


这时天线的阻抗与空间波阻抗匹配良好,可以将信号能量更高效地发射出去。

🧠 小结一句话:
天线在 λ/4 或 λ/2 长度处容易与电磁波谐振,从而辐射效率最高,是 EMI 管控的关键长度。


扩展阅读:
天线长度为 λ(全波) 时,也能工作,但辐射效率未必更高,而且方向图、输入阻抗、匹配等方面会更复杂,并不一定比 λ/2 或 λ/4 更高效或更实用。

📡 1. λ/2 和 λ/4 天线为什么效率高?
  • 它们是最低阶的驻波模式,只有一个波峰或半波段,电流/电压分布清晰,容易匹配;
  • 输入阻抗稳定,方向图规则,对馈电结构要求低;
  • 易于设计、制造、调试,所以在实际中最常见。

📡 2. λ(全波)天线也能谐振,但有这些问题:
  • 是更高阶模式(第 2 谐波),电流有两个波腹,中心是电流为零的节点;
  • 馈电点常常在电流为零的位置,导致阻抗极高,不易匹配;
  • 要实现高效率,结构、馈电方式需特别设计,复杂度上升;
  • 发射方向图也可能出现多瓣、副瓣现象,对 EMI 管控不利。

λ 天线虽然也能谐振,但因为是高阶模,匹配更难、方向复杂,所以实战中辐射效率反而不如 λ/2 或 λ/4 来得稳定有效。
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