甚低频发信天线辐射场强计算与测量方法研究.pdf

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1、Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１０舰船电子工程总第２６８期１５８ＳｈｉｐＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ２０１６年第１０期*甚低频发信天线辐射场强计算与测量方法研究李云红董颖辉（海军工程大学电子工程学院通信工程系武汉４３００３３）摘要为了评估甚低频发射天线的辐射性能，需对甚低频信号辐射场强进行测量。论文对甚低频场强测量与计算相关问题进行了深入探讨，提出了一种计算场强的新方法，并且分析了误差原因；对静电场和感应场的影响也进行了分析。基于波跳理论，提出了在一定测试距离范围内，通过测量场强进而推算辐射场和辐射功率的方法。距离达到４０ｋ

2、ｍ时，场强是一跳天波和辐射波的叠加，在约４０ｋｍ以内时天波场的影响则不大。关键词甚低频；场强测量；辐射场计算；误差分析中图分类号ＴＮ８２０DOI：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２‐９７３０．２０１６．１０．０３９MethodofFieldStrengthMeasurementandCalculationofVLFAntennaLIYunhongDONGYinghui（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉ

3、ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３）AbstractＴｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒａｄｉａｔｅｄｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆａｖｅｒｙｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎａｌｗａｓｎｅｅｄｅｄｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇａｎｔｅｎｎａ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｓｏｍｅｉｓｓｕｅｓｒｅｌｅｖａｎｔｔｏｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒａｄｉａｔｅｄｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｄｅｅｐｌｙ，ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｆ

4、ｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｒｒｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｉｎｄｕｃｅｄｆｉｅｌｄｗｅｒｅａｌｓｏｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅ‐ｈｏｐｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏｒｅｃｋｏｎｔｈｅｒａｄｉａｔｅｄｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｒａｄｉａｔｅｄｐｏｗｅｒｂｙｍｅａｎｓｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｕｎｄｅｒｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｈａｔｍｅａｓ

5、ｕｒｅｍｅｎｔｄｉｓ‐ｔａｎｃｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｕｐｔｏ４０ｋｍｗａｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔａｎｔｏｆ１‐ｈｏｐｓｋｙ‐ｗａｖｅｓａｎｄｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｖｅ．Ｗｈｅｎｄｉｓｔａｎｃｅｓｌｅｓｓｔｈａｎａｂｏｕｔ４０ｋｍ，ｔｈｅｇｒｏｕｎｄｗａｖｅｗａｓｄｏｍｉｎａｎｔ．KeyWordsｖｅｒｙｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙ，ｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｒａｄｉａｔｅｄｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ

6、，ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇClassNumberＴＮ８２０强计测出该位置的场强然后再根据天线的方向特１引言性间接推出天线的辐射功率，其中天线的输入功率［３～４］甚低频电波频率较低（３ｋＨｚ～３０ｋＨｚ），在地较易得到，进而可得天线的辐射效率。但这种球‐电离层波导中传播较稳定，衰减较小，在远洋和测量方法其实是存在问题的，因为场强计所测得的［１］对潜通信中得到广泛的应用。甚低频天线的辐场中不仅包含地波辐射场，而且还包含静电场、感射效率是一个重要的参数，在天线设计中往往要对应场及天波场等场分量，这些场分量与频率、距离、天线辐射效

7、率提出要求，或在实际天线工作中需定电离层高度、地电导率、电离层衰减等许多参数都期测量天线的辐射能力，然而在损耗电阻和辐射电有关系，场强计所测得的场是这些场的矢量［２］［５～８］阻无法分别测试的情况下，不能直接利用这两个和，而并不是完纯的辐射场，这样会造成计算阻抗参数计算辐射效率，须从辐射功率和输入功率出来的辐射功率与天线实际辐射出来的功率有较方面着手进行研究，目前测量甚低频发射天线辐射大差距，导致计算的天线辐射效率误差较大。为了效率的方法是在距离天线一定距离的位置利用场解决这一问题，文中对甚低频发射天线的各个场分*收稿日期：２

8、０１６年４月５日，修回日期：２０１６年５月２５日作者简介：李云红，男，硕士研究生，研究方向：天线理论与技术。董颖辉，女，副教授，研究方向：天线技术，电磁场数值计算。２０１６年第１０期舰船电子工程１５９量随各参数的变化进行了研究，得出了对实际测量基于该模型展开。有指导意义的能较