小型化高效率的短波宽带天线

《小型化高效率的短波宽带天线》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第7期电子与信息学报Vol.30No.72008年7月JournalofElectronics&InformationTechnologyJul..2008小型化高效率的短波宽带天线张志刚柳超王跃平(海军工程大学电子工程学院武汉430033)摘要：该文介绍了一种小型高效的短波宽带天线，天线采用线栅型扇锥结构，运用矩量法对不同导线数量、馈电端间距、扇锥张角下天线电压驻波比和最大增益进行仿真计算，并根据仿真结果制作出实际天线，测试结果与仿真结果较好地吻合。天线在3～30MHz频段95％以上频率点驻波比小于2，平均辐射效率达

2、到98%，平均增益超过6dBi。关键词：线栅型扇锥天线；矩量法；宽带；短波中图分类号：TN822文献标识码：A文章编号：1009-5896(2008)07-1776-03SmallSizeandHighEfficiencyHFBroadbandAntennaZhangZhi-gangLiuChaoWangYue-ping(CollegeofElectronicEngineering,NavalUniv.ofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract:Asmallsizeandhigheffic

3、iencyHFbroadbandantennathatusewiresector-conicalstructureisdesigned.TheMethodofMomentisusedtocomputetheVSWRandpowergainoftheantennawithdifferentwirenumber,differentsizeoffeed-pointgapanddifferentsector-conicalopenangle.Asampleantennaisbuiltbaseonsimulationresults.Th

4、emeasuredVSWRandradiationpatternagreewellwiththosefromsimulation.TheVSWRiswithin2:1overmorethan95%ofHFband,theaverageefficiencyis98%andtheaveragegainisgreaterthan6dBi.Keywords:Wiresector-conicalantenna;MehtodofMoment;Broadband;Highfrequency1引言为满足跳频、扩频以及软件无线电的需要，短波射频

5、系统必须实现宽带化，其关键技术之一就是宽带天线。目前广泛使用的高增益宽带天线如对数周期天线、菱形天线，占地面积庞大，使用受到限制；小型天线如加载双极、鞭天线占图1线栅形扇锥天线地小架设灵活，但在低频端效率太低，设计一种效率高、占地面积相对较小且具有中等增益的天线具有重要意义。[2]阻抗为300Ω，此时锥顶角θ0＝18.77º，扇锥可视为由双2天线结构锥展开而成，对应扇锥的扇面角2β约为58º。在短波波段，以较小尺寸实现宽带化较为理想的形式是3数值计算及结果分析采用锥形结构。理想无限长双锥天线结构完全由角度决定，理想的双锥天线可

6、以用解析法严格地分析计算，有限长因而具有任意宽的频带特性，是一种典型的宽频带天线，实[1,4]的双锥天线也有很多文献进行了详细的研究，对于扇锥际天线的长度由最低工作频率决定。在短波波段，由于频率结构严格地推导计算过于复杂，本文采用矩量法来计算。在较低，锥形天线尺寸较大，因此往往简化为线栅型圆锥结[13]−矩量法中，基函数的选取对于计算的速度及精度均有很大的构；水平架设时，又将天线简化为扇锥结构，如图1所影响，由于线栅型扇锥天线导线数量多，采用阶梯函数为基示。尽管线栅型扇锥相对于双锥而言，结构有了很大的变化，函数收敛速度较慢，分

7、段数多计算量大，为获得较快的收敛但仍然可保留其特性阻抗低且沿天线特性阻抗基本不变的速度，本文采用正弦插值基。优点，通过合理地选择扇锥的扇面角、张角、导线数量、激励区尺寸等参数可获得较宽的带宽。选用正弦插值基时，第sj段上电流可用下式表示：IsABjj()=+jsin(kss−j)+Cjcos(kssss−−∆jj),

8、

9、

10、圆柱状细导线天线，由于正弦插值基能够较好地逼近实际天线的电流分布，因而具有较快的2007-01-08收到，2007-07-26改回第7期张志刚等：小型化高效率的短波宽带天线1777[3,4]收敛速度。设计一副工作在3～30MHz的线栅型短波宽带扇锥天线，长度L设定为40m，架