人们对电视机的“天线”这个名词已经比较熟悉，但对常用的半波振子天线的原理及制作知识，许多人还不很了解。为了普及这方面知识，本文就此作一些介绍。
半波振子天线的原理
电视接收天线（简称电视天线）是电视信号进入电视机的门户。所以，天线是每一台电视机必不可少的组成部分。为了便于了解电视天线的工作原理，首先介绍一下天线技术上的“互易原理”。互易原理告诉我们，任何一副天线既能作接收天线，又能作发射天线。例如室外多单元定向接收天线也可以用来作发射电视信号的发射天线。而且，当它用作为发射天线时，它的增益、方向性等所有的天线参数都和它作接收天线应用时的一样。也可以说，一副天线接收电视信号的过程就是它用作发射电视信号的反过程。由于天线的发射过程比较容易理解，所以我们先介绍电视天线的发射原理，然后再转到接收天线的原理。
最简单的电视天线，可以由两根平直的导线构成，如图1所示。这种天线可以看成是终端开路的二根平行导线的展开，如图2所示。图中i是表示某一瞬时的高频电流。根据物理学上的右手定则可以知道，两根平行导线上由于电流方向相反，那么在两导线外围所建立的电磁场方向相反，因而相互抵消。所以平行导线不能辐射电磁波。但是，一旦把导线展开拉平，从图2（c）可见，上、下两根导线上的电流方向一致，所以在导线外围就能建立起电磁场。这就是说，通有高频电流的平直导线可以辐射电磁波。那么这种辐射过程是怎样建立的呢？
两根平行导线用来传送高频信号时，假如不考虑损耗电阻，那么它包含许多分布电容和分布电感，即如图3所示，两根导线本身有许多电感，两根导线之间有许多电容。此时，在导线的输入端加入高频信号，那么信号能量就以磁场能量和电场能量的形式在分布电感、分布电容中轮番交换。但是这种能量的交换是束缚在两根导线之间的，仅有很少一部分泄漏（即辐射）出去。但如果把导线展开拉平，那么由分布电感和分布电容构成的平直导线的等效图（图4）不难看出，此时电场能量、磁场能量在轮番交换过程中泄漏（辐射）出去的成分就大大增加了。
若这副天线用于接收电视信号，在原来信号输入端不加高频信号，而是通过馈线接到电视机输入端。那么空间传来的电视信号电磁波中的电场能量、磁场能量就分别贮藏到分布电容、分布电感中去，那么在能量交换过程中，就有高频电流流向电视机。则电视机就通过电视天线收到了电视信号。
上面所讲的两根平行导线，如果每根的长度L=\(\frac{1}{4}\)λ（λ是信号波长），那么，线上的电流幅度分布将如图5（a）虚线所示，始端虚线离实线最远，表示输入端电流值最大；终端虚线和实线相交，表示电流为零。把这根平行导线展开，就构成了大家熟悉的半波振子天线，如图5（b）所示，天线总长度为λ／2。图中虚线表示中间电流最大，两末端电流等于零。当此天线用作发射天线时，中点电流最大则辐射最强，末端电流等于零，辐射也等于零。所以在不同方向上天线辐射能量的大小，可形象地用图5（c）中虚线表示。垂直于天线的两个方向上辐射最强，平行于天线的两个方向上，辐射能力最弱。根据以上所述的互易原理可知，当半波振子天线用作接收天线时，在垂直于天线的两个方向上能获得最大的信号电动势，而在平行于天线的两个方向上信号为零。因此收看电视时总是要把天线放得与电视信号传来的方向相互垂直。
另外，常见的室内羊角天线（又称双拉杆天线）是半波振子天线的一种变形，其工作原理与半波振子天线相同，这里不再赘述。
半波振子天线制作注意事项
制作半波振子天线时，特别要注意如下两个问题：第一，半波振子天线每一臂的长度L。第二，半波振子天线与馈线的连接方式。下面就这二个问题分别作一简单介绍：
半波振子天线的长度：原理中曾讲过，天线包含许多分布电容和分布电感，由于这些分布电容和分布电感的作用，将使天线上的感应电流波长比信号在空中传播时的波长短（信号在空中传播时的波长又称信号波长或工作波长）。制作半波振子天线时，截取天线的长度应等于感应电流波长的一半。然而天线上感应电流的波长，随着天线材料的直径不同而略有变化。通常用缩短系数来表示波长缩短的程度。制作天线的材料直径越粗，此时天线等效的分布电容越大，则天线上感应电流波长越短，相应的天线长度就越短。工程上要求严格时，一般应根据曲线图表求出不同材料直径的缩短系数。在业余条件下制作电视接收天线时，可按经验数据确定半波振子天线长度2L的值。通常采用普通粗导线作半波振子天线时2L= 0.98×λ\(_{0}\)2；采用φ（ 8～12）mm金属管作半波振子天线时2L=0.95×λ0;2；采用φ（8～12）mm金属管制作折合半波振子天线则2L=0.90×λ02。其中，L是半波振子天线一臂的长度；λ\(_{0}\)是电视频道中心波长。折合半波振子天线的形式如图6所示，它的折合宽度B=（0.01～0.02）λ0。
半波振子天线与馈线的连接：常用的半波振子天线有两种形式如图1、图6所示。其中图1所示的形式是简单的半波振子天线，图6所示的形式称折合半波振子天线。简单半波振子天线其输入阻抗是73.1Ω，一般近似为75Ω。折合半波振子天线输入阻抗是300Ω。目前常用的馈线也有两种，按特性阻抗分类有300Ω的SBVD型的扁平馈线和特性阻抗为75Ω的同轴电缆馈线。电视机接收上常用的同轴电缆型号有SYV-75-5-1，SYV-75－5一2和 SS75－5－4、SS75—5－9等（馈线的特性阻抗含义是，当馈线终端接某一数值电阻后，电视信号在馈线上传输将没有反射信号，此时该电阻值就称为馈线的特性阻抗）。半波振子天线与馈线连接时，首先要注意选用馈线的特性阻抗必须与天线的输入阻抗大致相等（即阻抗匹配），同时还要注意馈线与天线连接之后，天线的最大接收方向不能因此而发生偏移等等。为此两种半波振子天线与两种馈线连接方法如图7所示。其中（d）折合半波振子天线输入阻抗与馈线特性阻抗相等，不需变换直接连接。图7（a）、（b）、（c）中所标的阻抗变换器是一种双孔磁芯阻抗变换器的不同应用（其中（b)为平衡——不平衡变换器）。这种阻抗变换器的磁芯型号有SK－1、NXD-10或NX-100等等。绕制成的阻抗变换器如图8所示。两个磁孔内两组导线的不同连接方法，适用于不同的使用情况，如图7（a）（b）（c）所示。这种磁芯阻抗变换器的绕制方法如下：取一个型号为SK-1（或NX－100）的双孔磁芯，再取红、绿两种颜色的细导线（导线规格可取0.15毫米×7的多股线），导线的颜色不同仅是为了区分方便。每一段导线长度约为15厘米，四根导线分为两组，每一组取红、绿导线各一根。两组导线分别在两个磁孔内双线紧贴并绕3～5圈，绕制时不可交叉重迭。两个磁孔彼此不可沟通。
制作半波振子天线或折合振子天线时，除特别注意以上二个问题外，还要注意作振子用的金属管要选用铝管、铜管或镀锌的铁管。馈线于振子接点，可以焊接，如不能或无条件焊接时，用螺丝钉固定，注意选用镀锌螺丝钉或铜螺丝钉，以防生锈。总之尽量减小电波在传输过程中的损耗。
半波振子天线或折合振子天线是一种最简单的电视接收天线，制作和安装都较简单。通常，用户距电视发射台（或转播台）比较近，而附近工业干扰又不大，选用此种天线其接收效果还是可以的。如果不能满足要求，就要选用其它类型的天线，如多单元引向天线。（王国强）