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1、.第16卷第3期成都电孰工程学院学报Vol16N019877J.CHENGDUINST.RADIOENG.July1年月987对数周期偶极天线的机辅优化毅补林昌禄严瑞福【摘要】本文给出了用“三项理论”设计时数周期偶极天线(以下简称LPDA),,。的计算机程序它能快速地设计出该天线的各儿何参数和电参数并可进行优化,。我们用此程序设计了一个LPDA得到了满意的结果:天线;;;优化关键词衬数周期计算机程序、一前「斗、,,、对数周期偶极天线是一种结构简单造价低廉中等增益的极宽频带天线它在短波、、、、。超
2、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,、这种天线的设计一般是按经验曲线或公式设计出几何尺寸通过测量了解其方向图阻、,,,,抗增益等电特性若不符合要求需再行设计几何参数重新制作天线再实验测试电参,,。,,,,数不断反复直到满足要求为止这样欲获得优化的设计必然工作量大周期长既,。费时又费钱本文编制的对数周期偶极天线机辅设计程序匡PDCAD〕不仅能按最佳设计自,,、丁a选和在几秒钟内设计出所有的几何参数而且能预算出该天线的电流分布方向、。,、,图阻抗等电特性另外当天线使用于飞行器
3、舰艇等空间受限的场合天线长度L提出,:a,苛求时〔LPDCAD〕程序具有自动修正和的功能子程序以设计出长度L符合要求的天线。1,。用本文〔LPDCAD〕程序设计的天线及预算的各电参数与文献〔〕【2〕中的结果吻合很好“三”,,由于本文采用的项理论计算故电流分布比文献中正弦电流假设的结果更精确也更,。接近实际从而更有应用价值,利用本文所编的〔LPDCAD〕程序设计一个19单元的LPD天线的几何参数和馈线参数一、在PDPn机上仅需3秒钟时间;若需求出工作频段内每个阵元的电流值天线阵的方向、。图阻抗等全
4、部电特性参数也只需15分钟、“”二三项理萧箭算LPD天楼的盆明....本文采用WMCh。。ng和WPKing提出的“三项理论”(Three一TermTheory)来计。,算LPD天线的电特性以往对LPD天线的分析多数都假设每个偶极单元上的电流为正弦,,,且不,分布实际上由于天线的单元数较多是极细正弦电流分布不能精确地逼近偶极单,LPD天,元表面的实际电流分布据此而设计的线与实际天线之性能必然有差别特别是在本文于1习86年9月3日收到,第16卷第3期对数周期偶极天线的机辅优化设计235。,,偶极单
5、元直径较粗时更显著因此要精确地得到LPD天线的电特性必须精确地确定各,。偶极元上的电流分布因为各偶极元导纳和天线阵的辐射场都取决于电流精确电流分布的。确定对于实际设计和天线性能的优化都是很重要的“”,。三项理论所确定的电流分布更精确也更逼近实际它是把LPD天线视为不等长、,,度不等间距的线形偶吸天线阵从联立的积分方程开始求得其电流为jVS‘n“”一·+TU‘。。“‘一cOS“‘,,,,I(劝=万而藏而丽【+:D(。。8譬一誓)},R、、,、然后以代数方程代替积分方程确定电流系数仇TUTD从而求出
6、各偶汲元的电阻、、。电压功率和LPD天线的输入阻抗辐射惕等电特性、三LPD天楼参数爵算公式.、〔“,1天馈线几何参数计算。各几何参数的计算符号参看图1胜,h.刀.lr.eles砚l//州图1LPD天线几何参数关系236成都电翻工程学院学报1,87年7月a<1>半张角1一rtga=4口(1),,=。一:。,a=。。式中h/h是比例因子df/4h是间隔系数。(2>结构带宽B一ors=BBB(2),,r,式中B是工作带宽凡是有源区带宽其值为。,=..口一一B11+307(1丁)(3)<3)支杆长度L“
7、=g二‘一知(劲(4),:。式中认.是最大工作波长(4)偶极单元数N,N=1+lgB19(1:)(5)//(5>偶极单元长度瓜。。,。一:二:,,:一::=了h二品扩4h人几=动一入h(6)<6>偶极元间距么,=。一;,一,,~·一d一口,:二a:一=口4hl.4hd4入d(7)一。<7>集合线特性阻抗Z。=·2zR0/1~、二几几而厂一I宁l(8)~,一、.’乙,8“‘一七a下二匕丈了式o〕式中_一叮U=一气井罕(9)八了T。.Z=120[In(入/a)一225〕(10),。。“。式中R是输入
8、阻抗(即馈电线的特性阻抗)h和分别为偶极单元的平均长度和半径集合线参数_:一,,_,d蕊一~__x=-。“x。11)万=“xp(艺/120)一p(一乙/120)/艺(,,。式中沙为集合线导体直径D为集合线两导体间的距离2.LPO天线电特性参教计算[21<1)偶极元电流及阵输入阻抗,将偶极元和集合线等效为两个N端对网络的并联分别求得集合馈线及偶极元的阻抗矩,。阵后就得到了偶极单元的电流特性¹集合馈线的导纳矩阵一I:YYzlY,[Y〕0(12)37,第16卷第3期对数周期偶极夫线的机翰优化
