
【电】 umbrella antenna
umbrella
【医】 bursa
appear; body; compare; entity; form; look; shape
【医】 appearance; morpho-; shape
antenna; antennae
【化】 antenna
【医】 antenna
伞形天线(Umbrella Antenna)是一种短波通信领域常用的定向天线,其结构特征与功能特性可从以下四方面解析:
形态与结构
伞形天线由中央支撑塔顶延伸出多根倾斜对称的辐射体,整体呈现伞骨架状结构。辐射体通常采用铜合金导线或金属管,底部通过绝缘子与支撑塔连接,地面铺设径向地网系统以增强辐射效率。该设计源自1930年代短波广播的技术革新,现仍广泛应用于高频段信号传输。
电磁辐射原理
天线通过伞状辐射体与地网形成电流分布,在3-30 MHz短波频段产生垂直极化波。其辐射方向图呈高仰角特性,适合利用电离层反射实现远距离通信。国际电信联盟(ITU)《无线电规则》附录7曾详细规范该类天线的场强计算公式:
$$ E = frac{7sqrt{P}}{d} cdot f(theta) $$
其中$P$为发射功率,$d$为传播距离,$f(theta)$为方向性函数。
工程应用场景
• 短波广播电台(如BBC World Service发射站)
• 军事通信系统(北约部分基地仍保留该天线)
• 电离层研究观测站(参考美国科罗拉多大学空间天气监测项目)
技术演进与局限
据IEEE Antennas and Propagation Society发布的《百年天线发展白皮书》,伞形天线因占地面积大、带宽受限等缺点,已逐步被对数周期天线取代,但其结构简单、维护成本低的优势使其在特定场景仍不可替代。
伞形天线是一种特殊结构的垂直接地天线,其核心特征是通过顶部导体向四周倾斜延伸形成伞状结构。以下从多个维度进行解析:
1. 结构特征与工作原理
• 由单根垂直导线作为支撑,顶部连接多根呈放射状分布的倾斜导体,整体形似张开的雨伞()。
• 属于顶部加载型天线,通过扩大顶端的导体分布面积,降低天线的物理高度要求,同时优化低频段的辐射效率。这类设计常用于波长较长的通信场景,如中波、长波和甚低频(VLF)通信。
2. 典型应用场景
•舰船通信:在"密苏里"号等舰船上配备,用于中长波通信,即便在卫星通信普及后仍作为备用通信手段()。
•甚低频发射:军事领域用于对潜艇通信,因其低频信号具备较强海水穿透能力,仿真研究表明调整顶臂偏折角度可优化电气性能()。
3. 技术别称与延伸
• 英语中称为mushroom antenna(蘑菇形天线),强调其伞状顶盖与垂直支撑杆的组合形态()。
• 与倒L形、T形天线同属垂直接地天线类别,但伞形结构在辐射方向性和阻抗匹配方面具有独特优势。
注:关于月球车使用伞形天线的描述(),目前主流航天器多采用定向抛物面天线或相控阵天线,该说法存在争议且缺乏权威佐证,建议以专业航天文献为准。
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