我們先來看一下富蘭克林天線典型結(jié)構(gòu)如下圖所示：

這款發(fā)明于1924年的天線，發(fā)明家是英國工程師查爾斯·塞繆爾·富蘭克林 (Charles Samuel Franklin)，專利號是UK242342.

提到富蘭克林，大家第一印象就是美國那個雷雨天放風箏玩閃電的美國大科學家，但是這個富蘭克林非彼富蘭克林，富蘭克林天線的發(fā)明者是英國的查爾斯·塞繆爾·富蘭克林（Charles Samuel Franklin）。是著名的英國廣播先驅(qū)。富蘭克林出生于倫敦，是 13 個家庭中最小的一個，并在西爾瓦努斯·P·湯普森 (Silvanus P. Thompson) 的指導下在英格蘭芬斯伯里的芬斯伯里技術(shù)學院接受教育。1899 年畢業(yè)后，他加入了馬可尼公司，在那里度過了他的整個職業(yè)生涯。他首先被派往南非為布爾戰(zhàn)爭提供裝備，然后在俄羅斯呆了2年。回到英國后，他發(fā)明了許多重要的無線電設備，包括可變電容器、聯(lián)動調(diào)諧、可變耦合、同軸電纜和富蘭克林振蕩器。今天，富蘭克林以他的短波天線富蘭克林波束天線而聞名。從1923年和1924年馬可尼公司的波爾杜站，他在南大西洋的游艇 Electra 上向 Guglielmo Marconi 發(fā)送短波傳輸。富蘭克林還積極參與早期的電視開發(fā)。1935 年，受托人將亞歷山德拉宮的一部分租給了 BBC，BBC 將其用作新 BBC 電視服務的制作和傳輸中心。富蘭克林設計了它的天線，并于 1936 年從這個網(wǎng)站制作了世界上第一個公開的高清電視廣播。”

而今天我們所要介紹的第一個天線專利就是 CS Franklin 在1924年申請的專利，專利號：242232，專利摘要的翻譯如下：為了確保與信號波長相比電長的類型的天線具有顯著的定向效應，必須采取措施抑制來自沿天線的駐波形成的每個交替半波長的輻射。例如，圖 2 顯示了沿天線 A 存在的正常條件，信號波長的一倍半，曲線 B 顯示了駐波的形成，而輻射的極坐標圖則由六個點曲線 C。通過將天線的中心駐波段自身加倍，最終的極曲線被更改為圖 3 所示的形式。或者，折返部分可以由等效的電氣代替，例如帶或不帶并聯(lián)電容器的電感線圈，基本上調(diào)諧到基本波長。以這種方式修改的天線越長或越高，方向效應就越明顯。本發(fā)明可以應用于規(guī)范226,246中描述的類型的天線。

我們都知道，專利的描述都不是人來讀的，中文專利閱讀都吃力，更別說英文的了。我們用人話來解釋一下這個天線的設計。

實際上，富蘭克林天線是對稱陣子天線的一個演變，對稱陣子可以看成是一個雙導線傳輸線末端張開構(gòu)成的，如下圖所示：在半波長對稱陣子上的電流是等幅同相的，疊加起來，向外輻射電磁波信號。

 

當我們繼續(xù)把半波陣子的臂長延長，其電流分布就會如下圖所示：我們看到流經(jīng)兩個對稱陣子臂的電流存在等幅反向，就會相互抵消，這樣，天線的輻射就很小。

 

那怎么辦呢？一百多年前，富蘭克林給出了解決方案：就是將具有反向電流的線段折疊起來，形成兩端四分之一波長的電流大小相同，相位相反，讓它自己電流進行相互抵消不輻射能量，這樣剩下的具有相同電流的部分 就可以疊加，實現(xiàn)更高增益的天線性能，如下圖所示。這些折疊起來的部分，又叫做反相器，也可以用集成線圈來實現(xiàn)。

這樣同向的天線臂就組成了一個串饋天線陣。這個一舉兩得的做法簡直天才，既提高了天線的增益，又有效縮小了天線的體積。這個就是富蘭克林天線的由來。

富蘭克林天線一般采用中饋的方式進行饋電，也可以采用底饋的方式進行饋電，如下圖所示。底饋就是在中饋電下面加反射板，類似于對稱陣子和單極子天線的關系。

中饋電

底饋電