海水中环天线的辐射特性研究.pdf

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1、总第220期舰船电子工程Vo1．32No．102012年第10期ShipElectronicEngineeringl26海水中环天线的辐射特性研究郑强杨日杰陈佳琪(海军航空工程学院电子信息工程系烟台264001)摘要使用电磁波进行水下通信具有传播速率高等优势，文章针对电磁波水下通信中环天线的设计，在对电磁波传播特性进行研究的基础上，分析了传播速度和波长对环天线的影响，推导出了水下环天线的辐射功率和辐射阻抗的解析表达式，仿真分析了水下环天线的辐射特性，得出了天线尺寸和工作频率对辐射特性的影响，为环天线的设计和

2、应用提供了参考。关键词电磁通信；传播特性；环天线；辐射阻抗中图分类号TN929．3ResearchonRadiatedPropertiesofaLoopAntennainSeaZHENGQiangYANGRijieCHENJiaqi(DepartmentofElectronicInformationEngineering，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Yantai264001)AbstractUnderwatercommunicationusingt

3、heelectromagneticwavehastheadvantageofhighpropagationrateandsoon．Aimingatthedesignoftheloopantennaintheunderwatercommunicationoftheelectromagneticwave，basedontheresearchofthepropagationprop—ertiesoftheelectromagneticwave，thispaperanalysestheinfluenceofthep

4、ropagationrateandthewavelengthontheloopantenna，derivestheanalyticexpressionoftheradiatedpowerandtheradiatedimpedanceofunderwaterloopantenna，emulatesandanalysestheradiatedpropertiesoftheunderwaterloopantennaandobtainstheinfluenceofthesizeandtheworkingfreque

5、ncyoftheantennaontheradiatedprop—erties，whichprovidesareferencetothedesignandapplicationoftheloopantenna．KeyWordselectromagneticcommunication，propagationproperties，loopantenna，radiatedimpedanceClassN帅berTN929．3种导电媒质，海水的导电性与海水中的电解质组成及含量1引言有关，温度与压力的变化也显著影响海水

6、的导电性能。所水下通信技术广泛应用于潜航器之间、潜水员之间的以，地球上不同海域，同一海域不同深度、盐度下的海水导信息交换，水下无人设备的导航与控制，以及水下传感网等电性能都相差很大。海水电导率的分布与变化是海水电磁领域I1]。随着应用的不断扩展，水下平台间的声频、图像环境的一个重要参数，它直接影响着电磁波传输的衰减特以及综合数据实时交换应用，对水下无线通信技术的传输性和相位特性。速率提出了更高的要求。在复杂的水声环境中，传统的水在研究海水中电磁波的传播问题时，通常假设海水是声技术受噪声和干涉影响较大l_4]

7、，具有多径效应、通信速一种各向同性的均匀导电媒质，即温度T恒定，相对介电率低、延时大、带宽有限等特点。常数e、电导率不随深度和盐度的改变而改变，这种假设受海水介质吸收衰减的影响，电磁波载频的选取受很将大大简化分析计算。多因素的限制，以往设备中仅有超长波通信得到了实际应电磁波在海水中传播时，其振幅不断衰减，电场和磁场用，但其天线体积大能耗高，通信速率极低。近年来，随着强度矢量不再同相，存在色散现象；同时磁场强度比电场强数字信号处理技术及天线技术的发展，水下高速射频通信度大得多，电磁波能量中以磁场能量为主。这些

8、都是电磁成为可能，性能高、体积小的环天线是水下射频通信技术研波在导电媒质中传播时出现的特殊性质。究的重要方向l6]。目前，国外已经开展了水下近距离射频通信天线的研究8]，并取得了一定的进展。本文从海水因为电磁波的传播速度和波长对环天线的传输速率、中电磁波的传播特性人手，对海水中环天线的辐射阻抗特功效、尺寸、设计等都有着重要影响，因此，本文着重对这两性进行了研究。个参数进行分析。海水介质的基本参数有：介电常数￡。一