偶極子天線

偶極子天線（英語：Dipole antenna或doublet）是在無線電通信中，使用最早、結構最簡單、應用最廣泛的一類天線。它由一對對稱放置的導體構成，導體相互靠近的兩端分別與饋電線相連。用作發射天線時，電信號從天線中心饋入導體；用作接收天線時，也在天線中心從導體中獲取接收信號。常見的偶極子天線由兩根共軸的直導線構成，這種天線在遠處產生的輻射場是軸對稱的，並且在理論上能夠嚴格求解。偶極子天線是共振天線，理論分析表明，細長偶極子天線內的電流分佈具有駐波的形式，駐波的波長正好是天線產生或接收的電磁波的波長。因而製作偶極子天線時，會通過工作波長來確定天線的長度。最常見的偶極子天線是半波天線，它的總長度近似為工作波長的一半。除了直導線構成的半波天線，有時也會使用其他種類的偶極子天線，如直導線構成全波天線、短天線，以及形狀更為複雜的籠形天線、蝙蝠翼天線等。歷史上，海因裏希·赫茲在驗證電磁波存在的實驗中使用的天線就是一種偶極子天線。 ^[1] 

在洛侖茲規範下，任意電流電荷體系在場點r產生的矢勢由推遲勢公式給出：

其中

是推遲時刻。

對於一般的偶極子天線，天線上變化的電流會產生輻射場，輻射場也會影響天線上的電流分佈。求解一般的偶極子天線產生的輻射場是一個複雜的邊值問題。對於導體構成的直天線，設其內部的電場的切向分量為

。這樣在天線內部，矢勢的切向分量

滿足方程：

將推遲勢公式代入，即可得到天線內部的電流密度

滿足的積分方程：

如果使用單頻交流電饋電，利用分離變量法，可以將方程轉化為：

該方程被稱為波克靈頓（英語：Pocklington）積分方程。它需要在適當的邊界條件（如天線末端

）下求解。

如果天線由良導體構成，則

只在天線中心的空氣隙中明顯地不為零，而在導體中近似為零，可以用狄拉克δ函數

代替。此時

滿足一維波動方程，具有駐波形式，滿足：

待定係數C由邊界條件給出。此為海倫(英語：Hallen)積分方程。利用矩量法可以求得兩個方程的數值解。 ^[1] 

無線電，又稱無線電波、射頻電波、電波，或射頻，是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，在電磁波譜上，其波長長於紅外線光（IR）。頻率範圍為300 GHz以下，其對應的波長範圍為1毫米以上。就像其他電磁波一樣，無線電波以光速前進。經由閃電或天文物體，可以產生自然的無線電波。由人工產生的無線電波，被應用在無線通訊、廣播、雷達、通訊衞星、導航系統、電腦網絡等應用上。

無線電發射機，藉由交流電，經過振盪器，變成高頻率交流電，產生電磁場，而經由電磁場可產生無線電波。無線電波像磁鐵，有同性相斥、異性相吸的現象。同類電子會互相排斥，因此當無線電波射出時，會將前方電波往前推，當連續電波一直射出來時，電波就會在空氣中傳播。

無線電技術是通過無線電波傳播信號的技術，其原理在於，導體中電流強弱的改變會產生無線電波。利用這一現象，通過調製可將信息加載於無線電波之上。當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化又會在導體中產生電流。通過解調將訊息從電流變化中提取出來，就達到了資訊傳遞的目的。

麥克斯韋最早在他遞交給英國皇家學會的論文《電磁場的動力理論》中闡明瞭電磁波傳播的理論基礎。他的這些工作完成於1861年至1865年之間。

海因裏希·魯道夫·赫茲在1886年至1888年間首先通過試驗驗證了麥克斯韋爾的理論。他證明了無線電輻射具有波的所有特性，並發現電磁場方程可以用偏微分方程表達，通常稱為波動方程。

1906年聖誕前夜，範信達在美國馬薩諸塞州採用外差法實現了歷史上首次無線電廣播。範信達廣播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗誦《聖經》片段。位於英格蘭切爾姆斯福德的馬可尼研究中心在1922年開播世界上第一個定期播出的無線電廣播娛樂節目。 ^[1] 

天線是一種用來發射或接收無線電波的設備，廣泛而言為電磁波的電子元件。天線應用於廣播和電視、點對點無線電通訊、雷達和太空探索等系統。天線通常在空氣和外層空間中工作，也可以在水下運行，甚至在某些頻率下工作於土壤和岩石之中。

從物理學上講，天線是一個或多個導體的組合，由它可因施加的時變電壓或時變電流而產生輻射的電磁場，或者可以將它放置在電磁場中，由於場的感應而在天線內部產生時變電流並在其終端產生時變電壓。 ^[1]