宽带线天线与其匹配网络的-研究

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1、2宽带线大线及其匹配网络的研究套筒天线的电流分布等特性进行了计算。z．X．ShenNR．H．Macphiel6】采用模式展开法精确计算了底部馈电套筒单极子天线的输入阻抗。在天线上的适当位置上接入电阻或电抗元件，也可以展宽天线的工作频带，加载改善了天线的电流分布，使之尽可能的接近行波状态，所以也称为加载行波天线。第一个为了展宽频带而设计的天线是1961年由阿特舒勒提出的(71。他根据传输线的理论，提出一种结构简单，具有良好宽频带特性的天线。这种天线就是在距离天线末端1／4波长处加载电阻，使加载点与馈电点之间的线段上电流分布呈行波分布。随后波波维奇采用了两种方法对加载天线

2、进行了改进，一个将总电阻在天线长度上均匀分布，一个是将相同的总电阻分成几个集总加载。1965年，wu和King[g]提出了一种无反射分布电阻加载天线，即自天线的馈电点开始，每单位长天线的加载电阻按一定规律逐渐增大，使天线上电流接近行波分布。1967年，LIANG—CHISHEN[91通过实验证实TWujNKing的理论的正确。接着又有更多的学者对电阻加载天线进行了研究，使其成为广泛认可的宽带天线。电阻加载可以获得较大的带宽，但是由于带宽需要电阻值可能较大，因此会造成天线的功率大多消耗在天线本身上，使得其辐射效率较低。这时可以考虑在电阻值较小的情况下，依靠设计和安装无耗

3、宽带匹配网络进一步改善天线与馈线之间的阻抗匹配，从而得到合适的天线结构。本文通过对宽带线天线的学习，主要研究了套筒天线和加载天线，从而设计了两种4倍频带宽的宽带线天线。论文的主要内容如下：第一章，简单介绍了宽带线天线研究的背景和意义，简述了套筒天线和电阻加载天线的发展过程以及匹配网络的必要性；第二章，介绍了天线宽频带的含义以及展宽天线带宽的基本方法；第三章，分别分析了套筒天线和加载天线的理论，对宽带匹配网络的理论进行了介绍；第四章，列举了套筒天线的几种形式，同时在理论分析的基础上设计了一个改进型套简单极子天线；第五章，简述了无人机载天线的设计要点，设计了一种机载宽带线

4、天线，并对其匹配结构进行了分析，总结出了一些具有指导意义的工程经验。第二章宽带线天线的基本概念宽带线天线应用广泛，下面介绍宽带线天线天线的基本概念【7】【101。2．1宽带天线的基本含义天线的工作带宽，简称天线带宽，指的是其主要电指标如输入阻抗、增益、主瓣宽度、极化、相位等均满足设计要求时的频率范围。通常情况下，天线的各项指标是随频率变化的，因而天线带宽决定于各项指标的频率特性。若同时对几项指标都作具体要求时，则应以其中最严格的要求作为确定天线带宽的依据。天线带宽一般有以下两种表示方法：1．相对带宽：天线的最高工作频率与最低工作频率之差比上天线工作频率范围内的中心频率

5、，即：B：互竖二血(2—1)1氇式中，五。和厶分别为工作频带范围内的上限频率和下限频率，五为中心频率，即：石：毕(2—2)二相对带宽通常以百分数表示。2．倍频带宽：天线工作频带的上限频率和下限频率之比，即：B：垒厶天线带宽主要取决于天线各项电指标的频率特性。通常，有其各自定义的带宽，它们分别是：I．方向图带宽(2-3)天线主要电指标均方向图是描述天线辐射特性的重要电参量。当频率偏离设计频率(通常为工作频带内的中心频率．兀)时，有可能发生主瓣指向偏移、主瓣分裂或萎缩、副瓣电平增大、前后辐射比下降等，当方向图恶化到不能满足设计要求时，即限定了方向图带宽。一般来说，高频段方

6、向图易迅速恶化，它往往是限制上限工作频率厂衄的主要因素。2．增益带宽4宽带线大线及其匹配网络的研究天线的增益带宽是指增益下降到允许值的频带宽度。通常定义增益下降到工作频带内最大增益值的50％时，相应的频带宽度为3dB增益带宽。通常，频率降低，天线的电尺寸变小，增益较明显下降，因此，该项指标往往限定了下限工作频率厶i。的值。3．阻抗带宽天线的阻抗带宽一般用馈线上的电压驻波比(vswR)来表示。根据设计者或使用者对电指标的要求，以驻波比低于某一规定值时的频带宽度为天线的阻抗带宽。这种表示方法，既反映了天线阻抗的频率特性，也说明了天线与馈线的匹配效果。在天线工程中，这是一项

7、实用性强的电指标。4．极化带宽对于椭圆极化天线，这是一项十分重要的技术指标。工程上，常以最大辐射方向上或主瓣半功率波瓣宽度内，轴比小于某一规定值来确定极化带宽。2．2线天线展宽频带的基本方法展宽线天线带宽的方法有很多，基本可以归结为：1．采用机电结合方法，精心设计天线结构，使之适应宽频带工作例如伸缩式短波、超短波直立天线，其天线长度保持不变，以实现在相当宽的频带内具有良好的方向性和阻抗匹配特性。这种方法由于是机械伸缩，因而使应用范围受到一定限制，但仍不失为一种易于实现、行之有效的宽带化措施。2．利用插入阻抗组件或网络来展宽天线的工作带宽将电抗组件、阻