輻射電阻

交變運(yùn)動(dòng)中按特殊方式分布的電荷電流系統(tǒng)產(chǎn)生電磁波輻射。一種典型的裝置就是天線，天線是產(chǎn)生電磁波輻射的波源，所以天線輻射問題是電磁波輻射的基本問題。按結(jié)構(gòu)形式的不同，天線可分為線式天線和面式天線兩大類。線式天線可以看成由無限多個(gè)載有交變電流的基本小線元組成，即由電偶極子或磁偶極子組成。電偶極子是由兩個(gè)相距一定距離，帶等量異號電荷的導(dǎo)體球經(jīng)由細(xì)導(dǎo)線相連而成的系統(tǒng)。

典型的業(yè)余無線電高頻垂直天線一般安裝在非理想地面放射線系統(tǒng)中。在調(diào)幅廣播垂直天線陣列中使用20個(gè)埋在地下的放射狀金屬線。使用這些放射線的目的是為了使土地的電阻最小，從而提高天線效率。

在天線的近場范圍內(nèi)存在各種物體(包括地面)。所以，與近場有關(guān)的損耗會(huì)影響天線的增益、效率和定向性。近場范圍內(nèi)可能存在有意放置的物體、非有意放置的物體、能量吸收器、地面損耗(串聯(lián)電阻)和/或者分流損耗(并聯(lián)電阻)。

與遠(yuǎn)場有關(guān)的損耗會(huì)影響電波傳播的損耗和反射，進(jìn)而影響天線的增益和定向性;本質(zhì)上，這兩種影響是相疊加的。在近場和遠(yuǎn)場之間并沒有明確的界限，但是一般情況下遠(yuǎn)場可以定義為磁場和電場的關(guān)系滿足麥克斯韋閉合形式方程的區(qū)域(離天線數(shù)個(gè)波長)。

并聯(lián)分流電阻對垂直天線在近場范圍內(nèi)產(chǎn)生損耗的影響要弱于串聯(lián)地面損耗的影響。這些引起并聯(lián)損耗的物體可以簡單地被當(dāng)作衰減器或者與地面相連的電阻器，如樹、建筑物等 。

輻射電阻（radiation resistance）是一個(gè)天線的饋電點(diǎn)電阻（feedpoint resistance）的一部分。輻射電阻（radiation resistance）是由天線的電磁波的輻射而引起；與之相反的是，損耗電阻（loss resistance）通常會(huì)導(dǎo)致天線溫度上升。輻射電阻（radiation resistance）和損耗電阻（loss resistance）加起來就是天線的電阻（electricalresistance）。

輻射電阻（radiation resistance）由天線的幾何結(jié)構(gòu)決定，而損耗電阻（loss resistance）主要取決于天線的材料。因損耗電阻（loss resistance）而產(chǎn)生的能量損失轉(zhuǎn)換成熱量；因輻射電阻（radiation resistance）而產(chǎn)生的能量損失轉(zhuǎn)換成電磁波輻射。

輻射電阻（radiation resistance）也可以說是天線中的傳導(dǎo)電子的輻射反應(yīng)引起的。

它是一個(gè)等效電阻，當(dāng)流過該電阻（Rr）的電流等于天線輸入端電流時(shí)，它所消耗的功率就等于天線的輻射功率（Pr），即有如果I是流入天線的饋電點(diǎn)（feed）的電流，P是產(chǎn)生的電磁場的功率，那么兩者的關(guān)系是P=I²R，即R=P/I²。R被稱為等效電阻，也就是輻射電阻（radiation resistance） 。

對于希望對天線理論進(jìn)行深入研究的人來說，該方程非常重要。指定天線的功率增益與無方向性天線的比值可以表示為該天線的等效面積(口徑)和無方向性天線口徑的比值。

口徑原理非常簡單：天線的面積越大(指向指定方向)，對于固定的場強(qiáng)值來說收到的功率就越大，對于發(fā)射夭線來說則是在指定方向上可以聚集更多的能量。這可以和太陽能電池進(jìn)行類比。電池的面積越大(太陽能電池越多)，指向太陽的角度越好(垂直)，則可以接收更多的能量。面積加倍則能量加倍當(dāng)然，天線的口徑并不是天線單元的實(shí)際物理面積。把反射板放在天線附近，形成一個(gè)二單元八木天線，則天線口徑變大。如果把偶極子天線放在一棵樹旁邊，則口徑會(huì)減小。

頂部加載可以提高輻射電阻這一結(jié)論已被完整的證明，根據(jù)這點(diǎn)可以提高垂直短天線的效率。實(shí)際上，適當(dāng)?shù)捻敳考虞d可以實(shí)現(xiàn)平均電流與最大電流之比從50%提高到接近100%。

對于一個(gè)垂直夭線來說如果物理高度確定(也是大多數(shù)低頻業(yè)余無線電天線的一個(gè)實(shí)際限制)，設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)該是使沿著垂直天線縱向的平均電流最大化(尤其針對非常短的天線)。EZNEC的一個(gè)特性是可以給出沿著天線單元的電流分布，這對垂直天線的建模及驗(yàn)證不同加載結(jié)構(gòu)的效果非常適用。當(dāng)你觀察到電流的最大值接近天線的中心位置時(shí)，就知道已經(jīng)接近最優(yōu)值了 。