机载高增益宽带小型化双对数周期天线的分析

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1、2机载高增益宽带小型化对数周期天线的研究3．非频变天线。若天线以任意比例变换以后仍等于它原来的结构，则它的电性能将与频率无关，其工作频带一般可以达到10个倍频以上．自从1957年Rumsey提出非频变天线以来，已研制了许多类型的宽带天线．如果天线的结构完全由角度决定。则当角度连续变化时。必可得到连续的与原来结构相似的缩比天线，显然这样的天线的方向特性和阻抗特性都与频率无关，如平面螺旋天线，圆锥螺旋天线．另一种类型的与频率无关的天线就是对数周期天线，这种天线按某一特定的比例变换以后仍等于它自己，即在离散的频率点上仇矿，f2，，⋯)满足白相似条件。

2、对数周期天线具有频带宽、结构简单、造价低廉、架设容易、占地少等优点，因此在短波及超短波、微波等波段的通信、测向、搜索、电子对抗等方面获得了广泛的应用，其性能在许多文献中作过报道11嗣．最典型的对数周期天线是对数周期偶极子天线(IJPDA’Log-periodicDipoleAntenna)，是将对称振子周期性的捧列在集合线上构成的，其结构如图1．1所示．天线各振子的尺寸和位置与振子的序号有关。是按照结构比例因子f设计捧列的，有嘲f。生．立．生(1一1)RP．1L，．tdPn式中，p表示振子的序号，P=1，2’3⋯N-1；d．为第P根与第p+l根

3、振子间的距离，P=1，2，3⋯N-Is0为第p根振子的长度：也为天线的几何顶点O到第p根振子的垂直距离，表示振子沿工轴的坐标位置。N根对称振子由集合线交叉馈电，集合线可用平行双管线制成，馈源接在最短振子的一端。对数周期天线的另一重要参量为问距因子∥，当f和口决定以后，天线的整体结构就决定下来了。为了描述的方便再引进一个参量——结构角口，口为全部振子末端连线所成夹角的一半．口的定义以及与仃、f的关系如下仃．』L(I-2)2L,．1口．a,rctan挈(i-3)可见，在设计天线时，只要知道口、f、口中的任意两个，则天线的几何结构就确定下来了．．．，

4、．对数周期天线的频带宽度取决于最长振子与最短振子的臂长比．这一比值称第一章绪论3为对数周期天线的结构带宽，定义为且一等·f¨圈1．1对教周期天线结构示意圈Z●(卜4)实际上获得的工作带宽Bo比结构带宽要小些，根据经验，有13,-丑以E-1．1+30．协(1一f)(卜5)则天线振子数可由下式确定Ⅳ．1+坚堡(1删Ig(W)对数周期天线的特性是随频率的对数作周期变化的，在频率，的特性将在，，(n为整数)重复出现。也就是说，对应于hf的特性将和对应于(1nzJ+In，)或(nInt-+lnf)的特性一样，即按频率的对数周期重复出现(周期是hf)．宽带

5、振子天线在水平面内产生全方向性的方向图，在垂直面内，其辐射方向图与普通偶极子相近，辐射垂直极化波；螺旋天线有别于宽带振子天线，辐射圆极化波；对数周期天线辐射垂直极化波，最大辐射方向指向馈电方向．可以根据不同的需要选取不同的宽频带天线．§1．2机载天线的选取飞机天线从作为天线理论与技术的一部分发展成一门完整的技术还是在本世4机载高增益宽带小型化对数周期天线的研究纪70年代以来的事．一方面由于现代飞机上电子设备的增多，势必相应地要增加天线的数目。对天线提出更高地要求；另一方面由于电磁问题数值解法的蓬勃发展及其新理论新技术的出现，为飞机天线的发展提供

6、了基础．随着飞机上电子设备的增多，它们之间会产生严重的干扰，特别是各个电子系统需要不同的天线来接收或发射电子信号，这样飞机上就会有几副甚至几十副工作在不同频段的天线，而飞机上可用于天线布局的空间却不足，这样不同的天线之间会产生很强的近场耦合，会严重干扰收发电台的正常工作，因此，势必要采用宽频带天线减少天线数量，降低相互问的干扰，并尽量减小天线尺寸以符合飞机上的空间布局．可见，飞机天线要求采用宽带小型化天线．飞机天线的设计与布局应使机上所有电子设备在使用条件下都能有满意的性能，同时根据飞机总设计要求，天线与所装备的电子设备要求相协调．根据飞机总体

7、设计要求，天线的电压驻波比不应大于设计指标所给定的值；对于工作在VHF波段的机载天线的方向图覆盖范围也应符合特定功能要求；还要具有高增益以实现更远距离内的高质量信息传输；另外，用于VHF波段的通信机载天线要求辐射垂直极化渡f由上述可知，用于VI-IF波段的机载天线要具有宽频带、小型化、高增益等特点，同时它的极化方式是垂直极化。从上节介绍的几种宽频带天线可知，完全可以设计—个对数周期天线能够覆盖机载天线所需要的工作频率范围，但是必须使其满足机载天线结构尺寸上的限制，以及高增益的要求。对数周期天线最长振子的长度是低频时波长的一半，同时，要获得高增益

8、就会使得集合线尺寸很大，这些都限制了对数周期天线在飞机上的使用，因此如何减小对数周期天线的尺寸和提高增益是本文需要解决的关键问题。所以在天线的设计过程