短波天線的小型化研究.pdf

1、短波無線電系統(tǒng)具有探測距離遠、抗毀性強、無需中繼等優(yōu)點，因此其在電磁環(huán)境監(jiān)測、海態(tài)遙感、廣播通信、雷達探測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但目前，作為短波系統(tǒng)中的重要的電磁能量轉(zhuǎn)換部件的天線，多數(shù)都存在尺寸過大，不易于安裝、運輸和隱蔽的缺點，而尺寸較小的天線通常增益、效率較低，難以滿足日益提高的通信、軍事、商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的需求。我國目前在該方面的研究多數(shù)停留在理論階段，研究結(jié)果不夠完善，因此開展短波天線的小型化研究是十分必要的。
　　本文主

2、要對電小天線的性能指標(biāo)和分析方法進行了深入的討論；研究并仿真分析了天線的多種小型化技術(shù)；提出了短波天線的小型化方案，應(yīng)用了這種方案的天線具有尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點。
　　本文從天線的基本原理出發(fā)，對短波天線的小型化方法進行了系統(tǒng)研究。首先分析了國內(nèi)外在短波天線小型化領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，指出了各研究機構(gòu)的研究特點與不足，確定了本文的研究內(nèi)容與方向。在對電小天線的性能指標(biāo)進行了詳細分析的基礎(chǔ)上，明確了本文研究的小型化短波天線最重要

3、的幾項性能指標(biāo)分別是效率、增益、工作頻帶以及方向性，同時研究了常見的電小天線和分析電小天線的常用方法。采用了CST公司的商業(yè)軟件Microwave Studio?，仿真研究了頂部加載、介質(zhì)加載等天線的小型化方法的小型化效果，并討論了各方法的適用范圍、優(yōu)缺點等。在分析了單、偶極天線各項性能優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一款工作在3~15MHz的小型化的短波天線，該天線是以偶極天線為基本結(jié)構(gòu)，具有頂端-集總元件的復(fù)合加載結(jié)構(gòu)。提出了三種提高天線工作

4、效率的方法，分別是傘形延長法、介質(zhì)加載法、螺旋結(jié)構(gòu)替代法。在綜合分析了各方法的優(yōu)劣及適用場合的基礎(chǔ)上，確定用饋源阻抗為75?的螺旋結(jié)構(gòu)替代金屬棒的設(shè)計結(jié)構(gòu)為天線的最終方案。天線尺寸為2m×2m×2m范圍內(nèi)，天線結(jié)構(gòu)為多螺旋組合結(jié)構(gòu)，最大尺寸僅是其工作頻帶低頻波長的1/50，是高頻工作波長的1/10。天線在3~15MHz全頻段范圍內(nèi)效率、增益均高于-20dB。該天線具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、效率高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用在廣播通信、環(huán)境監(jiān)測、雷達探