天线馈源

无线电发射器或接收器连接到天线，天线发射或接收无线电波。天线馈电或天线馈源是连接发射机或接收机与天线并使两个设备兼容的电缆或导体以及其他相关设备。在无线电发射机中，发射机产生射频交流电，馈源系统将此电流馈送到天线，天线将电流中的能量转换成无线电波。在无线电接收器中，传入的无线电波会在天线中激发微小的交流电，馈源系统将该电流传送到接收器，接收器处理信号。

为了有效地传输射频电流，连接发射器或接收器和天线的馈线必须是一种称为传输线的特殊类型的电缆。在微波频率下，通常使用电磁波导，它是一种承载无线电波的空心金属管。在抛物面（碟形）天线中，馈源通常也被定义为包括发射或接收无线电波的馈源天线（馈源喇叭）。馈电系统是一个关键部件（尤其是对于发射机），其阻抗与天线、馈线和发射机相匹配。为了实现此目的，馈源系统还可能包括称为天线调谐单元的电路，或位于天线与馈线之间以及馈线与发射机之间的匹配网络。馈电点是指被驱动的天线元件上连接馈线的点。

## 组件

在发射机中，通常认为天线馈源包括发射机末级放大器和天线馈电点之间的所有组件。在接收器中，它包括天线和接收器输入端之间的所有组件。在某些情况下，例如抛物面天线，它也被定义为包括馈源天线或馈源喇叭。

在某些无线电设备中，天线直接连接到发射器或接收器，例如安装在对讲机和便携式调频收音机上的鞭状天线、无线路由器的套管偶极天线以及手机内的PIFA天线。在这种情况下，馈源系统仅由天线和发射器或接收器之间的阻抗匹配电路（如果需要）组成，该电路将天线的阻抗与无线电相匹配。

在其他情况下，天线与发射器或接收器分开放置，例如安装在住宅屋顶的广播电视天线和卫星天线、蜂窝基站信号塔上的扇区天线、机场的旋转雷达工程，以及广播电台和电视台的天线塔。在这种情况下，天线通过称为馈线的电缆连接到发射器或接收器。为了有效地传输射频（RF）电流，馈线由称为传输线的专用电缆制成。传输线的优点是它具有均匀的特性阻抗，从而避免了突然的阻抗变化导致无线电能量沿传输线向后反射。传输线的主要类型有平行导线（双引线）、同轴电缆和微波电磁波导。

## 馈线

在无线电天线中，馈线（feedline或feeder）是连接天线与无线电发射机或接收机的电缆或其他传输线。在发射天线中，它将射频电流从发射器馈送到天线，电流中的能量以无线电波的形式辐射。在接收天线中，它将无线电波在天线中感应出的微小射频电压传输到接收器。为了有效地传输射频电流，馈线由称为传输线的专用电缆制成。最广泛使用的馈线类型是同轴电缆、双引线（英语：双馈线）、梯形线，以及微波频率下的波导。

馈线对天线系统很关键（尤其是对于发射天线），必须对其进行调整才能使天线和发射器正常工作。每种类型的传输线都有特定的特性阻抗（英语：特征阻抗）。这必须与天线和发射器的阻抗相匹配，以便有效地将功率传输到天线。如果这些阻抗不匹配，则可能导致馈线上出现驻波，这会导致射频能量被反射回发射器，浪费能量并可能导致发射器过热。这种阻抗调整是通过发射机中称为天线调谐单元的设备来完成的，有时也通过天线上的匹配网络来完成。馈线与天线之间的不匹配程度由一种称为SWR计（驻波比计）的仪器来测量，该仪器测量线路上的驻波比（SWR）。

### 双引线

双引线用于连接调频收音机和电视接收器与其天线（尽管在后一应用中已被同轴电缆大量取代）并且用作业余无线电发射器等低功率发射器的馈线。它由两根平行且间距精确恒定的导线组成，采用聚乙烯绝缘材料制成扁平带状电缆。相对于电线上承载的射频信号的波长而言，两根电线之间的距离较小。一根导线中的射频电流与另一根导线中的射频电流大小相等，方向相反。因此，远离线路，一根电线辐射的无线电波将相位相反，并将抵消另一根电线辐射的波。

出于同样的原因，只要两根导线与任何大型金属物体或其他平行导线保持同等距离，双引线也能在很大程度上免受无线电噪声和射频干扰（RFI）的影响。任何多余的外部无线电波都会在两根电线上以相同的方向（同相）感应出等幅的电流。由于只要接收器输入平衡，它就只响应差分（相反）电流，因此噪声电流就会被抵消。

双绞线通常被称为一种“平衡线”，但这一点需以常识加以斟酌：所有类型的电缆，无论是平行线还是同轴电缆，都能够承载平衡电流，也可以承载不平衡电流，从而产生辐射。因此，每种类型的馈线都需要注意使其“平衡”，如果忽视它，可能会变得“不平衡”；所有馈线都应采用平衡电流，并通过沿线几个点的电流型换衡器（巴伦）（或“线路隔离器”）进行连接，以消除因不平衡电流而带来的噪声。

### 同轴电缆

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同轴电缆可能是最广泛使用的馈线类型，用于微波（SHF）范围以下的频率。它由一根位于中心的导线（中心导体）和覆盖于其外的编织或实心金属“屏蔽”导体（通常为铜或铝制）组成，中心导体与外屏蔽层通过电介质（通常是塑料泡沫）隔开，以保持两个导体之间的间隔精确恒定。屏蔽层外面覆盖有塑料绝缘护套。在用于电视发射机等高功率传输应用的硬同轴电缆中，屏蔽层是含有压缩气体（例如氮气）的刚性或柔性金属管，并且内部导体通过周期性的塑料垫片保持在中心。

同轴电缆被称为“不平衡线”，因为屏蔽导体通常连接到电气地，但是沿中心导体流动的电流与沿屏蔽内表面流过的反向电流是平衡的；只有在同轴屏蔽外表面上流动的电流才是真正不平衡的。如果可以阻断该电流，那么同轴电缆就变成了“平衡线”。同轴电缆的一大优点是封闭的屏蔽导体将电缆内部的电流与外部电磁场隔离。如果流经外表面的电流被阻断，同轴电缆就不会受到附近金属物体的影响，也不会受到干扰。

### 波导

波导用于微波（SHF）频率，其他类型的馈线在此频率下的功率损耗过大。波导是一种空心金属导体或管道。Rp|(18.1.3)}它的横截面可以是圆形或方形。波导通常用氮气加压以防止湿气进入。射频信号在管道中的传播方式与声音在管子中的传播方式类似。金属壁阻止其向外辐射能量，同时也防止干扰进入波导。由于波导的成本和维护，微波天线的发射器的输出级或接收器的射频前端通常位于天线处，并使用同轴电缆以较低的频率将电流信号馈送到发射器的其余部分，或从接收器的其余部分馈源。波导被视为不平衡传输线。

## 阻抗匹配

天线馈源十分关键（尤其是对于发射天线），必须进行调节才能使其与天线和发射器兼容运行。发射器输出端子、传输线和天线各自具有特定的特性阻抗（英语：Characteristic impedance）（即设备端子处的电压与电流之比）。为了在发射机和天线之间传输功率达到最大，发射机和馈线的阻抗必须与天线匹配。这意味着发射器和天线必须具有相同的电阻和相等但相反的电抗。馈线也必须与发射器的阻抗匹配。如果满足此条件，天线将吸收馈线提供的所有功率。如果线路两端的阻抗不匹配，就会在馈线上引起一种称为“驻波”（高VSWR）的情况，其中部分射频功率不会被天线辐射，而是被反射回发射器，从而浪费能量并可能导致发射器过热。大多数发射器的标准输出阻抗为50欧姆，设计用于馈电50欧姆同轴电缆。

发射机通过称为天线调谐单元或匹配网络的设备与馈线匹配，该设备既可以是发射机中的电路，也可以是连接在发射机和馈线之间的单独设备。天线和馈线之间可能还有另一个匹配网络，以使馈线与天线匹配。在以固定频率运行的消费类无线设备中，匹配网络不可调节，封装在设备外壳内。在大型发射机（如广播电台）和可能在不同频率上运行的发射机（如短波电台）中，天线调谐器是可调的。发射器频率的变化或发射器输出级或天线的调整通常会改变阻抗，因此在对发射器或天线进行任何工作后，必须检查SWR并调整匹配网络。为了调整匹配网络，测量馈线和天线之间不匹配程度的最简单仪器称为SWR计（驻波比计），它报告线路上的驻波比（SWR）——线路上电压或电流相邻最大值和最小值的比率。当SWR=1:1时，阻抗匹配，这意味着负载完全是电阻性的，所有功率都被吸收，没有反射。比率越高，不匹配程度越高，反射功率越大。匹配网络经过调整，直到SWR低于可接受的限度。其他更先进的仪器是阻抗电桥和天线分析仪。

由于在阻抗匹配的发射机中，发射机的源电阻等于馈线阻抗和天线负载电阻，两者在馈线上串联并消耗相同的功率，因此可以输送到天线的最大功率是发射机输出功率的50%；另外50%由发射机输出级的电阻以热量的形式耗散。（匹配的馈线确实会通过小电阻耗散少量功率，但其特征阻抗的大部分仅仅是克服馈线的电感和电容电抗所需的电压，而这些电抗本身不会造成损失。）

类似地，在无线电接收器中，天线的阻抗不匹配会导致到达接收器的天线信号能量的减少，理想状态下，接收器接收能量最多可达截获信号功率的50%，当线路不匹配且SWR较高时，传输到接收器的功率要小得多。但频率低于10~20 MHz时，损耗并不重要，因为接收器中的热噪声基底远低于信号中已经嵌入的无线电噪声，因此来自天线的弱信号可以简单地在接收器中放大，以补偿任何因不匹配而损失的功率，而不会明显受到噪声污染。频率高于20 MHz时，大气噪声自由辐射到空间中，因此在接收信号中足够低，接近接收器自身内部产生的噪声水平；在VHF和UHF频率下，放大接收信号会降低信噪比，接收信号阻抗匹配是接收微弱信号的一个重要考虑因素。

## 平衡和不平衡馈源

传输线及其连接组件可分为平衡传输线和不平衡传输线。平衡传输线的两端对地阻抗相同，例如偶极天线和双引线；不平衡传输线的其中一端接地，例如单极子天线和同轴电缆。为了连接平衡和不平衡组件，使用称为平衡-不平衡转换器的双端口设备。平衡-不平衡转换器是一种耦合平衡和不平衡传输线组件的变压器。例如，为了从同轴电缆等不平衡线向偶极天线供电，馈线通过平衡-不平衡转换器连接到天线。如果没有平衡-不平衡转换器，电流的不平衡部分将会流到同轴电缆屏蔽层的外面，导致屏蔽层的外表面充当天线的作用。

## 其他馈源组件

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更复杂的馈源可能除了馈线和匹配网络之外还有其他组件：

具有长馈线的接收天线可能在天线处有一个放大器，称为低噪声放大器(LNA)，它可以增加弱无线电信号的功率以补偿馈线中的衰减。

在微波频率下，普通类型的传输线功率损耗过大，因此为了降低损耗，微波必须通过波导（传导无线电波的空心金属管）传输。由于对成本和维护要求高，长波导很少使用。在微波频率下使用的抛物面天线通常将接收器的射频前端或发射器的部分置于天线处。例如，在卫星天线中，天线上用于收集微波的馈源喇叭会连接到一个称为低噪声块下变频器（LNB或LNC）的电路，该电路将高微波频率转换为较低的中频 (电路)，因此可以使用更便宜的同轴电缆馈线将其传送到建筑物中。

雷达和卫星通信天线可以处理多种频率和极化的无线电波，并且可以用作发射和接收天线，因此馈电系统可以承载双向传播的无线电信号。因此，这些天线通常具有更复杂的馈电，包括专门的组件，例如

- 定向耦合器，将沿一个方向移动的无线电波耦合出去，而不耦合到另一个方向，以将接收信号与发射信号分离
- 使一种极化的无线电波通过的偏振器
- 正交模式换能器，用于组合或分离不同极化的无线电信号
- 双工器，用于组合或分离两个不同的频率
- 移相器，改变无线电波的相位
- 波导开关
- 波导旋转接头

阵列天线或天线阵列由多个天线组成，这些天线连接到单个发射器或接收器，共同发射或接收无线电波。阵列天线的馈电系统显然比单个天线更复杂。馈电网络必须在天线之间均匀分配发射机功率。为了发射平面波，发射阵列的各个天线（元件）必须以特定的相位关系输送电流。类似地，对于接收阵列，来自每个元件的电流可能需要进行相移，以便它们在接收器中同相结合。这可能需要每个元件都有相移网络。在相控阵天线中，一种可以通过电子方式将波束引导到不同方向的阵列天线，每个天线元件都通过可编程移相器馈送电流，而可编程移相器由计算机控制。