一种宽带短波环形天线的设计

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4

1

结

论

.

... .................................................. .............................................

4

3

致

谢

.

... .................................................. .............................................

4

4

参考文献

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4

5

附录

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4

6

一种宽带短波环形天线的设计

摘要< /p>

：

在现代通信技术中，天线的宽带化和小型化是天线研究中的一个 重要课题。

环形天线具有结构简单、成本低、体积小、重量轻等诸多优点。同时在短波（

2

～

30MHz

）通信中存在明显的盲区效应，解决该问题的方法是对这一区域的通信采

用近垂直入射 天波（

NVIS

，

Near V

ertical Incidence SKY wave

） 传播通信方式。论

文提出了一种车载宽带短波

NVIS

半环鞭天线，

对这种天线进行集中加载来实现宽

带化，通过矩量法

(MoM)

计算加载元件对天线电流分布的影 响，继而估算出天线

的输入阻抗、

电压驻波比

< br>（

VSWR

）

以及天线增益等特 性参数；

利用遗传算法

（

GA

）

对加载元件参数进行优化，得到趋于某一平均值、较平缓的输入阻抗曲 线，然后

在

CST

中

< br>设置

初始

参数

进行

优化

。使

该

半环

增益

达到

1dBi< /p>

~

11dBi,

在

2

MH

z

?

f

?

6

MHz

V

S

W

R

?< /p>

2

?

3

，

在

6

MH

z

?

f

?

30

H

z

频

率

范

围

内

频

率

范

围

内

V

S

W

R< /p>

，且在

6

MH

z

?

f

?

30< /p>

MHz

范围内驻波比可小于

1.5

。该半环天线在

2MHz

～

< br>30MHz

内辐射仰角高、全向辐射特性好，通信距离可达

1000km

。论文设

计的半环天线不仅消除了短波通信盲区 ，而且基本实现天线的宽带化和小型化，

达到通信要求。

关键词：

短波通信

加载

矩量法

遗传算法

半环天线

CST

I

Design of a Broadband HF Loop Antenna

Abstract

：

In

modern

communication

technologies,

the

development

of

antenna

with

wideband

and

small

size

characteristics

became

an

important

subject

in

the

field

of

antenna.

Loop

antenna

has

simple structure,

low

cost, small

volume,

light

weight, and

many other advantages. While short-wave (2 ~ 30MHz) communications obvious blind

spot

effect,

to

solve

the

problem

is

the

communication

of

this

region

using

NVIS

transmitted

communications.

This

paper

puts

forward

a

kind

of

car

NVIS

shortwave

broadband

antenna,

which

is

whip

half

ring.

Concentrated

load

of

such

antennas

to

achieve

broadband.

Through

the

method

of

moments

(MoM)

calculated

load

components

of

the

antenna

current

distribution,

then

estimate

the

antenna

input

impedance,

voltage

standing

wave

ratio

(VSWR)

and

the

antenna

gain

and

other

parameters.

Using

genetic

algorithms

(GA)

to

optimize

the

parameters

of

the

load

device,

have become a

mean,

more

gentle curve of

input

impedance.

And

then

set the

initial parameters

in

the CST

to optimize. So that the

half-loop antenna

gain of 1dBi ~

11dBi.

In

the

frequency

range

of

2

MH

z

?

f

< br>?

6

MHz

,

< br>V

SW

R

?

3

;

in

the

frequency

range of

6

MH

z

?

f

?

30

MHz

,

VSWR

?

2

< br>; and VSWR can be less than 1.5 in the range

of

6

MH

z

?

f

?

30

MHz

. The half-loop antenna radiation in the 2MHz ~ 30MHz in high

elevation, all the radiation properties is good, and the communication distance can up to

1000km.

This design

not only eliminates the short-wave communications blackout, and

realizing the broadband antenna and small, to communication requirements.

Key words

：

Short-wave communications; Lumped Loading; MoM; GA Loop antenna

CST

II

引

言

天线是发射和接收电磁波的一个重 要的无线电设备。天线从简单的偶极子天

线，发展到目前不同频段、不同形式的线天线、 面天线，而用于不同部门，如雷

达天线、广播电视天线、微波通讯天线等等，只要把有用 的信息有效地向空间辐

射出去而不引起自身出现问题的物体都可以认为是天线。按用途， 天线可分为发

射和接收两大类。

随着 科学技术的飞速发展，社会已经进入了信息时代，信息的快速而广泛的

传递形成了信息社 会最重要的特征。以现代无线通信、卫星通信、舰船通信以及

雷达信息为代表的各种无线 传递方式对电子技术的应用提出了越来越高的要求。

随着无线通信中语音业务、窄带和宽 带数据业务、卫星广播、卫星定位的兴起，

移动通信产品市场需求的日益膨胀，只有那些 体积小，携带方便，高灵敏度，高

稳定性的无线通信产品才能满足需求。天线作为通信设 备中的前端部件，对通信

质量起着至关重要的作用，传统的天线形式和功能在一定程度上 不能跟上电子器

件小型化发展的需求，这种与现代信息传递要求相适应的天线的发展方向 是小尺

寸、宽频带、高效率、大容量、多功能等。