强噪声环境下测量甚低频天线阻抗方法的研究

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1、第19卷第5期电波科学学报Voi.19，No.52004年10月CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCEOctober，2004文章编号1005-0388（2004）05-0543-05强噪声环境下测量甚低频天线阻抗!方法的研究蒋宇中张曙霞韩郁（海军工程大学信息与电气学院，湖北武汉430033）摘要比较了在强噪声环境下测量甚低频发射天线输入阻抗二种方法，提出一种新的矢量谐振测量方法，这种新方法比传统的阻抗电桥法具有更高的精度。在此基础上研制出基于计算机数据采集与处理的天线输入阻抗实际测量系统，该系统通过对测量网络各节点电压采样与处理，自动计算天线输入阻抗并显示在计算机上

2、。实测结果表明，该系统具有优良的精度和稳定性。关键词天线输入阻抗，数据采集，直接频率合成中图分类号TN822；TP216文献标识码AMeasurementoVLFtransmittingantennaimpedanceinintensiveatmosphericnoiseJIANGYu-zhongZHANGShu-xiaHANYu（CollegeofInformationandElectricalEng.，NaualUniu.ofEngineering，jyzhz@sina.com，WuhanHubei430033，China）AbstractBycomparingtwotraditi

3、onaimeasurementsystemsusedtomeasureVLFtransmitantennasimpedanceinintensiveatmosphericnoiseentironment，anewmeasurementmethodbasedonvectorresonanceisproposedinthispaper.Ameasurementsystemisdevoipedbyappiyingsampiingandprocessingsystemofanotebookcomputer.Thereaitestreauitsshowthatthenewmethodisofhi

4、gherprecisionandstabiiitythanthetraditionaimethods.Keywordsantennaimpedance，measurement，sampiing（2!左右），两者相差两个数量级。另一方面甚低频1引言天线物理尺寸很大，天线上感应的天电噪声均方值甚低频发射天线的输入阻抗是天线系统的重要达到几十伏（中小台）甚至几百伏（大台），而输入阻参数之一。它定义为天线输入端电压与电流（矢量）抗的电阻分量测量精度要求在30m!以内。实测天［2］［1］的比值，它与天线类型、电尺寸大小、材料性质、馈电线输入阻抗十分困难。位置与周围环境均有关系。实测天线输入阻抗对

5、于2甚低频天线输入阻抗等效模型计算天线效率、设计地网、设计匹配装置提高传输效率具有重要的意义。甚低频天线属于电小天线，辐射天线的输入阻抗测量如图1所示，就是要测量天［2］电阻很小，一般仅为0.1!左右，为提高辐射效率，线的电抗和电阻值。由于天电噪声电动势很大，甚低频发射天线0值设计得很高，这样天线输入阻阻抗中电阻分量相对值较小，多年来为测准天线的输抗中容抗部分较大（300!左右），而电阻部分较小入阻抗进行了许多探索。主要有：电桥法，谐振法!收稿日期：2003-08-11544电波科学学报第l9卷［6］等。系统的输入阻抗进行了许多探索和改进，比较重要的有三个方面：l.加大激励信号源功率。

6、指示器得到的信号电平正比于信号源功率，如果信号源输出电平能在很大程度上压制噪声电平，电桥就有可能调至平衡，但是，受电桥电性能的限制，信号源功率不能加得过大。另一方面，信号源与电桥阻抗不匹配，电桥与天线阻抗又不匹配，即使信号源功率加大了，实际加在天线上的测量信号还是很小。2.提高指示器频率选择性。3.用锁相放大器作为电桥的指示图1甚低频天线输入阻抗等效电路器。后两种方法虽然对测量精度有少量改善，但由于天线巨大，噪声电平很高，最终还是无法测准天线阻抗，特别是电阻分量。3电桥法测量天线输入阻抗的局限性4用矢量谐振法进行阻抗测量甚低频发射天线相当于一付庞大的接收天线，各种无线电干扰尤其是大气噪

7、声被感应进入测试设备。用电桥法进行阻抗测量，当存在天电噪声时，必据现场观测，晴天时，雷电脉冲幅度可达l.3KV（O3然会造成噪声淹没信号，影响测量精度，甚至使测量年8月测），在测量天线阻抗过程中因雷电而击毁仪无法进行。这是电桥法本身固有的缺陷造成的，无法器曾发生多起。因此，诸如网络分析仪之类的现代化避免。因此，要测准甚低频天线系统的阻抗，一定要仪器在这种环境下是无法使用的。到目前为止，甚寻找新的方法。为了在测量过程中始终使测量信号低频发射天线系