如果順著電場(chǎng)E的方向放置一根導(dǎo)體，那么，由于電場(chǎng)E的作用，導(dǎo)體
6 | Page 中的自由電子就會(huì)在導(dǎo)體中按照電波的頻率周期性地運(yùn)動(dòng)。這樣，在導(dǎo)體中就產(chǎn)生了周期性的感應(yīng)電流．把這個(gè)電流設(shè)法引入接收機(jī)，加以放大，經(jīng)過(guò)檢波，解調(diào)等一系列措施，人們便可得到發(fā)射臺(tái)發(fā)出的聲音或圖像信號(hào)，這就是接收無(wú)線電波的基本原理。能夠接收周圍空間電波能量的裝置就叫做天線。剛才所講的這根導(dǎo)體就是一副天線。如果這根導(dǎo)體的長(zhǎng)度選得適當(dāng)，使電荷從導(dǎo)體一端跑到另一端的過(guò)程能夠與電場(chǎng)E的周期性變化過(guò)程協(xié)調(diào)起來(lái)，我們就說(shuō)天線與接收頻率調(diào)到了諧振狀態(tài)。這時(shí)，便會(huì)有最佳接收效果。
電場(chǎng)E的方向稱為電波的極化方向。如果E與地平面平行，便稱之為水平極化；如果E垂直于地平面，則稱之為垂直極化。廣播臺(tái)和電視臺(tái)常用線天線發(fā)射無(wú)線電波，對(duì)這種線天線來(lái)說(shuō)，大體上可以認(rèn)為電波的極化和線天線的擺設(shè)方向相同。例如，若將一個(gè)半波偶極天線水平架設(shè)，那么，它就發(fā)射或接收水平極化波。若將它垂直架設(shè)，它就發(fā)射或接收垂直極化波。
無(wú)線電波的兩個(gè)重要參數(shù)是它的頻率和波長(zhǎng)。它們之間有如下的關(guān)系：
電波速度v(米) = 頻率f (赫茲)×波長(zhǎng)λ(米)
電波一旦發(fā)射出來(lái)，除了特殊情況之外，其頻率一般是不變化的，其波長(zhǎng)與傳播介質(zhì)有關(guān)。若傳播介質(zhì)的介電常數(shù)為ε，那么，在這種傳播介質(zhì)中，電波的波長(zhǎng)和速度分別為
λ介= λ0／√ε
v介= c／√ε
式中，λ0，c分別為電波在真空中的波長(zhǎng)和速度。
7 | Page 當(dāng)我們考慮電波在電纜中傳播時(shí)，必須考慮介電常數(shù)的影響。
真空中的介電常數(shù)為1.0。表1.1中紿出了幾種主要介質(zhì)的介電常數(shù)ε0
我國(guó)中波收音機(jī)的工作頻率大約是在535千赫到1.65兆赫。短波收音機(jī)的工作頻率大約是1.6兆赫到30兆赫。從l頻道到12頻道的電視播送頻率大約是從50兆赫到220兆赫的甚高頻(VHF)波段。從13頻道到68頻道的電視播送頻率大約是從470兆赫到950兆赫的超高頻(UHF)波段，我國(guó)電視頻道見附錄。VHF和UHF波段也常用于移動(dòng)通信。
§1.2 電波傳播
不同頻率的電波，傳播的方式不一樣。從垂直發(fā)射天線發(fā)出的低頻垂直極化波，它緊挨著地面?zhèn)鞑?，稱之為地波傳播。因?yàn)樗粩嗟厥艿降孛娴奈?，所以，傳播距離很短。在白天，中波收音機(jī)主要是接收地波信號(hào)。以一定仰角發(fā)射的高頻無(wú)線電波，可以經(jīng)地球上空電離層的反射，而回到距發(fā)射機(jī)很遠(yuǎn)的地面，這種傳播方式稱為天波傳播，如圖1.2所示。短波收音機(jī)主要是接收天波信號(hào)。
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VHP波段以及更高頻段的電波會(huì)穿透電離層，而不能反射回地面，所以接收天線必需能“看”到發(fā)射天線，才能收到足夠強(qiáng)的信號(hào)。這種傳播方式稱為視線傳播，如圖1.3所示。
在圖1.3中，在C點(diǎn)架設(shè)高h(yuǎn)l米的發(fā)射天線，在B點(diǎn)收看，弧CB即為視線距離。R為地球半徑，約為6.37xl06米。發(fā)射天線處于A點(diǎn)，OBA構(gòu)成直角三角形
AB =√(R+h1)2-R2 ≈ √2Rh1 = 3.57√h1 （公里）。
因?yàn)锳1 ＞＞ AB，可近似認(rèn)為視線距離CB = AB = 3.57√h1 公里?？梢?，發(fā)射天線架得越高，便可以“看”得越遠(yuǎn)。
9 | Page 如果接收天線也架高，設(shè)其高度為h2米，架在地面上的D點(diǎn)，如圖1.3所示。同樣可以求得地面距離BD = 3.57√h2 公里。所以，發(fā)射天線到接收天線的地面距離CD = 3.57×（√h1 +√h2）公里。
實(shí)際上，由于大氣的折射作用，電波可以按圖1.3中的虛線傳播，到達(dá)地面E處的接收天線。傳播距離約比上面的計(jì)算值大15%左右。所以，實(shí)際上，視線傳播的地面距離為
CE = 4.11×（√h1 +√h2）公里
這也是電視廣播的視線傳播距離。根據(jù)上面的分析可以看出，在視線傳播情況下，接收天線架得越高越好。
由于還存在著散射、折射等其它傳播方式，所以，有時(shí)視線傳播的距離可以大大超過(guò)上面算出的距離。
§1.3 幾種基本天線
天線是一種向周圍空間輻射電磁波能量，或者從周圍空間接收電磁波能量的裝置。各向同性天線、赫茲振子，接地垂直單極天線以及半波偶極天線是幾種最基本的天線。下面簡(jiǎn)略介紹這幾種線。
一、各向同性天線
各向同性天線是一種均勻地向各個(gè)方向輻射能量的天線，又稱全向天線。自由空間中的點(diǎn)源，就可看作這樣的天線，如圖1.4所示。在過(guò)源點(diǎn)的任何一個(gè)平面內(nèi)，它的方向圖都是一個(gè)圓。這種天線實(shí)際上并不存在，研究這種天線的意義在于，一般都以它作為參考，來(lái)研究其他天線的增益。例如，相對(duì)于各向同性天線來(lái)說(shuō)，半波偶極天線的功率增益系數(shù)為1.64增益G = 2.15分貝。
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二、赫茲振子
赫茲振子有時(shí)又稱為赫茲偶極子。它的長(zhǎng)度不大于十分之一波長(zhǎng)。所以，它上面的電流可以看成是均勻分布的。它的示意圖，水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的方向圖示于圖1.5。相對(duì)于各向同性天線來(lái)說(shuō)，它的功率增益系數(shù)為1.5，或者說(shuō)，它的增益為G = 1.76分貝。
