一种短波鞭状宽带天线的设计.pdf

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1、2014年2月15日现代电子技术Feb．2014第37卷第4期ModernElectronicsTechniqueVo1．37No．4一种短波鞭状宽带天线的设计弓永明，蔡志远，马银圣，刘浩鑫(中国电波传播研究所青岛分所，山东青岛266107)摘要：设计了一种短波鞭状宽带天线，天线体高度为10m，直径为10am，利用FEKO电磁仿真软件建立了仿真模型。通过对天线体进行两点集总元件加载来改善天线低频段阻抗特性，利用遗传算法优化了加载点和加载位置，并在天线馈电端运用改进实频法进行匹配网络设计，使得天线在3～30MHz频段内阻抗平稳。计算了天线的驻波比、增益和效率，并实际制作了一副天线进行了

2、测试，实测天线驻波比和仿真计算结果相吻合，最大驻波比不超过2．8，可以和宽带发射机良好匹配。实现了天线的宽带化。关键词：鞭状宽带天线；集总元件加载；匹配网络；仿真模型中图分类号：TN822．34文献标识码：A文章编号：1004．373x(2O14)O4．0017．04Designofshortwavewhip—shapedbroadbandantennaGONGYong—ming，CAIZhi—yuan，MAYin-sheng，LIUHao—xin(QingdaoBranch，ChinaResearchInstituteofRadiowavePropagation，Qingdao26

3、6107，China)Abstract：Ashortwavewhip—shapedbroadbandantennawasdesigned，whoseheightis10manddiameteris10cm．Asim-ulationmodelwasestablishedwithelectromagneticsimulationsoftwareFEKO．Thelow—frequencybandimpedancecharacteristicsoftheantennawasimprovedbyloadingofthetwo-pointlumpedelementsoftheantennabod

4、y．Theloadingpointandloadingpo-sitionwasoptimizedwithgeneticalgorithm．Thematchingnetworkdesignwasimplementedbyusingtheimprovedreal~equencymethodattheantennafeedendtomaketheantennaimpedancestableintherangeof3~30MHz．Theantennastandingwavera-tio，gainandefficiencywerecalculated．Theantennawasmadeandt

5、ested．Themeasuredantennastandingwaveratioiscoinci·dentwiththesimulationcalculationresult．Itsmaximumstandingwaveratioisnomorethan2．8，whichcanmatchwiththebroadbandtransmitter．Abroadbandantennawasrealizedbythedesign．Keywords：whip-shapedbroadbandantenna；lumpedcomponentloading；matchingnetwork；simula

6、tionmodel输入阻抗为自由空间相对应的对称振子天线输入阻抗0引言的1／2，当h<0．3A时，其近似计算公式。如式(1)所示：鞭状天线是天线工程技术中应用非常广泛的天线，ZR~／sin()一jZctg(flh)(1)在通信、广播、电视、雷达、导航、遥测、遥感等工程系统式中：R为天线辐射阻抗；卢=2~r／a；h为天线高度；中均有应用。随着短波通信系统中调频、扩频技术的广为天线的平均特性阻抗，其值为自由空间相对应的泛应用，调谐天线已经不能满足使用要求，需要宽带的对称振子天线的平均特性阻抗的1／2，即：天线系统。鞭状天线由于结构简单占地面积小、安装架Z=120[1n(2l／a)一1】(

7、2)设方便，可以在无法架设竖笼天线、双锥天线等宽带短式中：a为天线半径；Z为天线长度。波天线的有限空间诸如房顶、车体、舰艇上安装架设，因此，实现鞭状天线在3～30MHz短波频段内的宽带化是非常有现实意义的。1鞭状天线形式及性能分析无限大理想导电平面上鞭状天线示意图见图1，其图1鞭状天线示意图收稿日期：2013—11-27l8现代电子技术2014年第37卷由式(1)可以看到，鞭状天线的输入阻抗和频率有理论和实验表明，对10m鞭状天线，两个加载点即直接的关系，