非对称双锥天线辐射特性研究

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1、非对称双锥天线辐射特性研究谢飞邱景辉宫守伟庄重张鹏（哈尔滨工业大学，电子与信息技术研究院，哈尔滨150001）®摘要双锥天线常使用于高功率电磁脉冲辐射中。本文采用基于时域有限积分法的数值仿真软件CSTMicrowaveStudio对非对称双锥天线进行了辐射特性的研究，分别通过改变双锥天线一端的锥角，双锥天线的一端锥长等参数，研究双锥天线的辐射特性与锥长和锥角变化的关系，总结了一般的变化规律；然后对传统的同轴双锥天线进行研究，提出一种内外锥不等长的同轴双锥天线；最后设计一种同轴双锥天线，该天线具有很好的阻抗带宽和较高的能量辐射效率，同时具有辐射波瓣宽度窄，增

2、益高的特点，适合用于要求增益高的脉冲信号辐射的场合。关键词非对称双锥天线辐射特性数值仿真中图分类号TN82文献标识码AStudyofasymmetricbiconicalantenna’sradiativecharacterXiefeiQiuJinghuiGongShouweiZhuangZhongZhangPeng(SchoolofElectronicandInformationTechnology,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)AbstractBiconicalAntennaisusuallyused

3、inradiationofHighpowerelectromagneticpulsesignal.Bymeansof®theCSTMicrowaveStudioEMsimulationtechnologybasedontheFiniteIntegralTime-domainmethod,thecharacterofasymmetricbiconicalantennaisstudied.Theinfluencetotheradiativecharacterofbiconicalantennabychangingonesideconeangleandonesi

4、deconelengthisgiven.Thencoaxialbiconicalantennaisstudied,aunequallengthcoaxialbiconicalantennaisputforward.Anantennaisgivenintheend,theantennahaslargebandwidthandgoodenergyradiatedrate,narrowradiativelobeandhighgain.Itcanbeusedintheradiationofhighgainpulsesignal.Keywordsasymmetric

5、bi-conicalantennaradiationcharacternumericalsimulation的公式。0引言非对称双锥天线通常指锥角不同，锥长相同的双锥天线。文献[3]对任意锥角有限长的双锥天线的电磁特性进行数值研究，得到了包括对称双锥、不高功率电磁脉冲设备在电子战中应用广泛，在对称双锥、盘锥等不同类型锥体天线的阻抗特性和短时间内对敌方通信设备的摧毁可以决定一场战远区场辐射特性，特别是宽锥角下的宽频带特性。争的胜负。因此高功率电磁脉冲的辐射问题也越来[1]本文着重研究另一类非对称双锥天线，即两锥长度越受到人们的重视。不同的双锥天线的辐射特性。

6、双锥天线由于其宽频带，高功率容量，通常被®CSTMicrowaveStudio是CST公司开发的一用于脉冲的辐射中。种基于有限积分法的电磁仿真软件程序包，根本上双锥天线是一种典型的宽带天线，无限长的双®是数值方法计算，使用CSTMicrowaveStudio可以锥天线上载行波，具有理论上的无限宽的工作带实现快捷迅速的电磁计算，得到所建立模型的辐射宽，即频率无关天线。对称双锥天线的研究已经比场，天线的驻波系数，及雷达研究中的雷达反射截较成熟，文献[2]系统地研究了各种双锥天线，包括面积等重要的电磁参数。本文使用CSTMicrowave对称双锥，角度不同的双锥

7、天线及同轴双锥天线，®Studio对非对称双锥建模，通过仿真比较非对称双给出了双锥天线的电场、磁场表达式，及输入阻抗锥天线的辐射特性。文仿真了锥长a=300mm，一边锥角θ1为30°，而另一锥角θ2分别取值为20°，30°，40°，50°时的双锥1双锥天线的建模天线，得到

8、S11

9、和1GHz方向图的对比曲线见图2，3。对于有限长的双锥天线，典型的双锥天线如图1所示，两锥等长，半锥角分别为θ1、θ2，当θ1=θ2时，称为对称双锥，当θ2=90°时称为盘锥天线，若此时下半锥扩展为无穷大地板时，为单锥天线；当θ2>90°变成同轴双锥天线。图2改变一个锥角对天线驻

10、波系数的影响图1双锥天线的一般模型[2]有限长双锥天线在极坐标下的