短波宽带双环天线设计

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1、短波宽带双环天线设计安鑫李虎任晓飞何绍林（中国电波传播研究所，山东青岛266071）摘要：提出了一种用于短波测向校准的双环天线,该天线具有结构简单、宽频带、幅相一致好等诸多优点,通过实验测试方法验证了设计的有效性，成功地解决了工程上测向校准的发射源问题。关键词：双环天线，幅相一致性，宽频带Dual-loopAntennaDesignfortheshortwavedirectionfindingalignmentANXinLIHuRENXiao-feiHEShao-lin(ChinaResearchInstituteofRadiowavePropagation,QingdaoShandon

2、g266071,China)Abstract:Anoveldual-loopantennafortheshortwavedirectionfindingalignmentantennaisdesignedandanalyzed.Broadbandwidth,equivalentamplitudeandphasecharacteristicsoftheantennaarerealized.Thestructureofthisantennaisalsoverysimple.Theloadingtechnologyandbroadbandmatchingnetworkareusedtodesi

3、gntheantennawhichdimensionisconfined.Theproblemsexistingintransmitteraresolved.Theresearchisveryvaluableforthedesignofshortwavedirectionfindingalignmentsantennas.Keyword:dual-loopantenna;broad-bandwidth;equivalentamplitudeandphase线尺寸往往不能达到电小环尺寸要求，非电小环上1引言电流分布呈现出不均匀性，导致了其幅相不圆度大，尤其是相位不圆度。图1~图4给出了环直

4、径1m，线环天线具有结构简单、成本低、体积小、重量径25mm环天线远场方位面相位方向图（相位参考轻等诸多优点，广泛应用于UHF波段的电视和调频点：环中心），图5给出了实测相位差结果。从图中广播电台接收等场合，到目前为止已经有很多文献可以明显看到环天线的相位呈正弦变化，波动范围对环天线进行了分析。但要将其作为短波测向校准较大，可达到60度的差异，显然不能直接利用环天的发射天线，对环天线的有效辐射功率、工作带宽、线作为校准天线。幅度和相位不圆度都具有非常高的要求。本文提出了双环设计，有效地克服了传统单环的幅相不圆度大的缺点，同时设计了新的匹配网络提高了双环天线的有效辐射功率和带宽。通过仿真和

5、实验验证了本文设计有效性。2天线的设计环天线按尺寸分为小环天线和大环天线。若环的半径b很小，其周长Cb=π2≤0.2λ，称为小环天线。小环天线上沿电流的振幅和相位变化不大，近图12MHz时相位方向图似均匀分布。但是在短波波段作为发射用途的环天·1069·提出了双环设计，将两个相同的环天线上下两侧排放，两个馈电点分别放置在0°和180°方向。工程上设计两个环天线分别用平衡双线进行馈电，在环中心位置进行交叉连接馈电，实现了两个馈电点0°和180°方向排放要求。此双环天线的工作原理可以这样解释，对于一个环天线其在0度方向馈电，那么其在0度方向电流分布最大，在180度电流分布最小，辐射电场相位正

6、弦分布；而与此同时另外一个环的馈电位置和第一个环馈电位置对调，电流分布也同样对调，那图211MHz时相位方向图么在远区两个环辐射电场合成后，其电流流向相同，电流相互补充，到达各个方向上场强幅度、相位基本相同，有效地改善了幅相不圆度。2.2双环天线电气特性结构示意图如下图所示。双环天线直径Ф1000mm，两环上下间隔2.5cm，相对于单环天线，在方位面幅度起伏和相位起伏都较小。从仿真结果看，频率30MHz时相位相差5.6°。图320MHz时相位方向图图6双环天线结构示意图根据经验公式，环天线的辐射电阻为2πbC24图430MHz时相位方向图Rr≈≈31200(2)197()（式中b为环的半

7、λλHWFfc=20-3240径，C为环的周长），得到其辐射电阻很小。由于用作校准发射天线，为了与发射机匹配，须提高辐射205132πb40效率。环天线的效率为η≈()，估算得天Wλ0-200510152025303540线的效率非常低。必须设计合理适中的加载网络，-44以提高天线的辐射效率。图5环天线实测相位差(freq=20MHz)-45双环天线采用中心交叉馈电方式，采用4：1阻2.1-46双环天线设计原理抗变换器，实现天线到同