1、环形天线环形天线是由环形金属丝，环形管，或由其两端连接到一个平衡传输线电导体组成的无线电天线。根据这个物理的描述可以定义两个截然不同的天线设计：尺寸远比波长小的小环和圆周约等于波长的谐振回路天线。电小环的效率很低，主要在低频范围内用作接收天线。除汽车收音机，几乎所有的调幅广播接收机都有这样一个建立在其内部或直接相连的天线。这些天线也可用于无线电定向。学术上的小环，或称为一个磁环，其圆周应低于波长的十分之一，这样可以确保一个恒定的电流分在圆环上。 ，随着频率和天线尺寸的增加，电流中将会产生驻波，天线将会有折叠偶极子天线或自谐振环形天线的一些特点。自谐振环形天线尺寸较大。他们通常被用在更高的频率，
2、特别是 VHF 和 UHF。他们可以看作是具有折叠偶极子的形式和特点。自谐振回路天线辐射效率很高，类似偶极天线。相似和不相似的设备虽然环形大多都是圆圈的形式，但是将它扭曲成其他不同的闭合的形状并不会定性地改变它的特征。 例如，方形字体天线普遍在业余无线电中，它包括一个方形的共振圈(通常还有另外的寄生元件)，使它可以在绝缘体之间通过导线连接起来。自谐振环形天线最重要的特点谐振频率，取决于圈的圆周。 然而，电小环天线的主要特性取决于圆环围成的面积。 对于一个给定面积的圆环，导体的长度将由于圆环的原因减到最小，所以做小环的那形状最宜。虽然它们在表面上有相似的外貌，然而所谓的光晕天线严格的来说不是环天
3、线，因为它在导体馈电的对面有一个断点。 它的特性是不同于的这里描述的任一类的环形天线。 谐振环形天线大多自谐振环形天线能被看见作为被改成圆环形的折合偶极天线(或正方形等等) 。这个环天线的圆周大约等于一个整波长(然而当圆周为波长奇数倍时它也将共振 )。与偶极或折合偶极天线比较，它往天空或地面传送较少的电波，从而保证它在水平的方向上有更高的增益(大约更高 10%)。与电小环天线的相反，这个设计在法线方向将会对圆环平面方向产生辐射(二个相反方向) 。所以这些环形天线通常安装在垂直的方向的圆环平面上，并且可能旋转的。可以通过使用圆周是三或者五倍波长的圆环来获得跟好的定向性。然而更普遍的是使用阵列驱动
4、环天线或包括寄生环形元件八木天线来增加其增益。这种天线的极化方式不是通过观察它的圆环，而是取决于其馈点。如果它在底部反馈则是水平极化; 如果它从侧面反馈则是垂直极化。电小环电小环在尺寸上比波长小很多，它主要(但是不总是) 用作低频接收天线。电小环由于其有限的大小，主要表现为一个线圈(感应器)与一个很小但是不可忽视的辐射电阻，所以也被称为是磁性环。它在近区场可以作为直接耦合在磁场来分析，在远区场通过麦克斯韦方程组它则是耦合成电磁波。因为这种原因它能够在近区场免于电场（静电场）产生的噪声影响。 由于在低频，例如调幅广播波段，在近区场的范围是不可能无限大的，这为静态发电装置提供了相当大的好处(例如在
5、电机的整流器上的火花 )。然而，如果噪声源在近区场外面这种免疫将不复存在：这种噪声将被作为电磁（传播）波所接收，并且将被任何对在该噪声源位置无线电发射机敏感的天线等同的接收。因为电小环本质上是一个线圈，它的电阻抗比是呈感性的，其感抗远比它的辐射电阻更大。为了与接收器匹配，其感性通常被一个并联电容所抵消。由于一个好的环形天线将具有相当高的品质因数，这种电容器是可变电容，它作为前端的调谐电容，以确定被接受的电台。令人惊奇的是，电小环的辐射图案与谐振环形天线截然不同。因为圆环远小于波长，沿着导线的电流基本上是相位相同的。 由对称性可以看出，当信号到达电小环的轴心时，沿圆环各处的感应电压将互相取消。因
6、此在那个方向有一个零位。然而，辐射图沿着圆环的平面的方向上将产生锐化。尽管类似的说法也许只适用于在圆环平面接收到的信号，但是由碰撞无线电波产生的电压将沿着圆环消失，这听起来有些不切实际是因为远处的电波与近处的电波到达时的相位差不同。因而通过扩大环形的尺寸来增加相位延迟将对增大辐射电阻和提高天线效率产生重要的影响。另外的一种分析方式是根据安培定律将电小环天线看作为在线圈平面法线方向耦合磁场的感性线圈。然后假想一个朝平面法向传播的无线电波。因为在自由空间内电磁波产生的磁场(和电场) 是横向的( 在传播方向上没有分量) ，可以看出这个磁场和那小环天线将是正交的并且也是耦合的。同样的，一个磁场强度垂直
7、于小环平面沿着小环平面传播的的电磁波，将与线圈的磁场耦合。因为一个正在传播电磁波横向磁场和电场是垂直的，所以这种波的电场是在圆环平面方向上，因此天线的极化（被指定为电场并非磁场）是被认为在圆环平面上。因此在水平面架设环形天线将做成一根水平极化的全向天线; 垂直架设天线将做成一个弱定向性的垂直极化的天线。由于构成环形天线的导线导致电小环的辐射电阻 RR 远小于损失抵抗 RL 大大降低了天线效率。结果，大多数传送或接受的能量浪费在损失抵抗中。由于在低频中大气噪声和人为噪声是主要的热噪声，在接收天线中，这低效可能不用考虑。 (CCIR 258; CCIR 322。) 例如，在 1 MHz 时，人为噪
8、声可能是地面热噪声的 55dB。如果一个电小环天线的损耗是 50 dB 的话 (实际上，任何一种天线都包括一个 50 dB 的衰减器)，这种天线即使没有电效率也不会对接受系统的信噪比产生影响。相反，在噪声更小 VHF 频率，损耗为 50 dB 的天线能将接受的信号噪音比降低至 50dB，造成可怕的情况。调幅广播接收机的环形天线调幅广播收音机（和其他的一些在低频使用的接收器）通常都以电小环作为天线，通过可变电容调节到接收机接收频率。在老式（体积更大）调幅收音机背面的圆环上，都有几十匝金属线。现代的调幅收音机通常通过一个绕在铁氧体磁棒的环形天线以增加感应系数，这样可以大大减小收音机的体积。这种线圈
9、被称为环棒天线，铁氧体磁棒天线，或铁氧体天线。环棒指既是基本的环形天线又有铁氧体棒的形状。在所有的电小环天线中，环棒天线在较低的频率，如中波（ AM 广播频段 - 520-1610 千赫）和长波（ 50-500 千赫）中是最实用的。它通过使用铁氧体材料使其在这些频率损耗大大降低。多波段接收器在线圈上可能包含多个抽头点，这样可以在更广泛的不同频率中来调节环棒天线。对于所有的电小环天线，环棒天线能够最大限度的免于本地（近区场）产生的电气噪声的干扰，这是因为它能够直接耦合磁场。环棒天线也可应用于无线电定向（RDF） 。电小环作为发射天线由于电小环的辐射电阻很小导致了其电效率极低，电小环很少被用作发射
10、天线，它总是试图将大部分发射机的能量耦合到电磁场中。尽管如此电小环有时被应用于共振天线中(其部件的尺寸大约是波长的四分之一)也是太大而不切实际的。由于任何尺寸远小于波长的天线将效率很低，环形天线也许不是最坏的选择。通过在给定的条件下尽可能的增大圆环的大小（相比于接收天线） ，使它的周长在理想情况下大于波长的十分之一，这样将很大地提高天线效率。增加尺寸后的环形天线的辐射图也将改变，因为沿着圆环圆周的电流将不全都是同相位的。除了通过增大圆环的几何面积，也可以通过增大导线电阻减少损耗电阻来增加天线效率。 电小环可以被用于频率在 3 和 7 MHz 之间的陆地移动无线电中(以军用为主) ，与传统的鞭状
11、天线不同电小环天线能向上引导能量。这样能够使近垂直入射天波（NVIS）在多山地区通信长达 300 km。在这种情况下即使辐射效率大约 1%也是可以接受的，因为当使用功率为 100 瓦特的发射机时信道只需 1 瓦特或更少的辐射功率就可形成。在军用中，天线元件的直径通常是 2-3 英寸。当电小环用作发射天线时将产生一个实用性问题，就是天线圆环上不仅会通过一股非常大的电流，而且在它的终端还将产生很高的电压，通常情况下仅仅反馈几瓦的发射能量就会产生上几千伏电压。这就需要一个相当昂贵，体型巨大具有大击穿电压的调谐电容器，除此之外还要求介电损耗必须是最小的(通常是气隙电容器)。要指出的是，一个通过负载线圈
12、匹配的短的(与波长比较)垂直或偶极天线也在它的基底会产生高压，不同的是这种线圈（已经足够大而减少损失)不存在需要高击穿电压的问题的。对于任何天线设计，高效率的传输通常要求额外的阻抗匹配。这是因为当通过调节并联电容已经无法匹配标准传输线或发射机，整个电小环会产生阻抗。除其他常见的阻抗匹配技术之外，这里有时还可以通过将传输线连接到一个小型的反馈圆环，其大小通常为八分之一到五分之一环形天线的大小。能量将从它电感耦合到主回路。主回路本身被连接到调谐容器并且它负责辐射出最主要的能量。通过环天线进行方位测定由于电小环天线的指向性响应在垂直于圆环平面的方向上含有一个尖锐的零点，他们常常被用作波长较长的无线电测向。电小环通过不停的旋转找到空点的方向。由于零点出现在两个相反的方向，必须采用其他方式来确定哪一边的发射机是工作的。一种方法是依靠位于第二的位置第二环天线，或者通过将接收机移动到其他位置，再从而依靠三角测量法来确定。第二偶极子或垂直天线（辩向天线）通过电气作用可以与环形天线或环棒天线相结合。打开第二天线可获得一个网状的心形辐射图，从中可确定发射机的大致方向。然后关闭辨向天线，环形天线图返回锋利的零点，从而确定一个精确的方向。
