簡論短波寬帶全向天線的應用

何國華

【摘要】 在對BPM的短波系統(tǒng)進行分析時，不同天線的特性阻抗即振子直徑和天線的饋電方式對寬帶全向天線的指標產(chǎn)生的影響也不同，根據(jù)研究與應用發(fā)現(xiàn)在把此系統(tǒng)帶寬調(diào)整在5-15MHz時電壓駐波比就會小于1.5，系統(tǒng)穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】 寬帶全向天線 短波授時 應用研究

為了保證BPM的短波授時系統(tǒng)可以不間斷的發(fā)播信號以達到理想的授時效果，用4中頻率來發(fā)播授時信號，其全向通信半徑可達3000KM，用到的天線在5-15MHZ頻段范圍內(nèi)均能良好配諧，主要形式有寬帶天線與水平角籠的天線。在發(fā)射時除了要使用可靠性高、質(zhì)量好的發(fā)射設備之外，還需注意的一個關(guān)鍵因素就是天線的技術(shù)性，在實際中就需要對短波全向天線進行技術(shù)研究。

一、天線的形式特點

在目前的短波天線中主要是向?qū)拵А⑷?、無“盲區(qū)”、高增益方向發(fā)展。運用到的類型主要有：利用多頻諧振特殊的結(jié)構(gòu)，讓天線在較多頻率上實現(xiàn)諧振，以此來覆蓋較廣的頻率范圍；在天線上進行加載負荷，改變其上的電流分布，并利用加載元件和天線自身具有的阻抗性實現(xiàn)互相匹配，展寬使用的天線頻帶；利用振子變化來把天線的阻抗降低，實現(xiàn)天線的寬帶性。具體來說，在天線上加載一定的阻抗元件，改變天線上電流的分布，從而會使天線上的部分結(jié)構(gòu)或者是發(fā)部分結(jié)構(gòu)的電流分布呈現(xiàn)出行波分布的狀態(tài)，這樣就把電流的反射電流給減小了，因而寬帶的同頻性就較好。另外，在天線上加載一定的元件實現(xiàn)與天線上的阻抗性互補以獲得比較穩(wěn)定的短波阻抗。使用加載方法，雖然天線獲得了較好的寬帶性，也同時減少了天線的尺寸，但確吸收了一部分電磁能量，所以無法提高天線的增益，天線效率較低。

二、短波寬帶全向天線的理論研究

首先是對天線性能的一些參數(shù)研究。對天線方向的性能研究數(shù)據(jù)主要是方向系數(shù)。在磁場分布上，天線的方向圖呈現(xiàn)出三維圖形狀態(tài)分布，而在實際中經(jīng)常使用與天線的最大輻射方向相互垂直的平面方向圖來表示天線的方向性，天線方向性的參數(shù)描述主要有副瓣電平、主瓣寬度以及前后比。其次是效率，也用來表示天線的性能參數(shù)。天線效率具體的含義是天線輻射功率和天線輸入功率的比值。另外，根據(jù)傳輸線的概念可以計算出天線輸入的阻抗值。對于在實際中有不同工作頻率的天線，其相應的增益、駐波比以及輸入的阻抗也不相同。所以，在實際中需要注意的是天線的饋電方式，盡力使天線與饋線（傳輸線）良好匹配。短波授時系統(tǒng)寬帶全向天線是中饋的形式，不同的振子導線根數(shù)以及天線饋電的間距與扇面角給寬帶全向天線的增益與駐波比產(chǎn)生的影響也不同，由于在架設天線時也會受到場地的地形限制，在實際中天線的尺寸就會比原來的尺寸有縮減現(xiàn)象，這樣在天線投入到使用之后，相應的10MHz 與15MHz的頻段可以達到發(fā)射設備的要求，而5MHz卻不能和發(fā)射設備相匹配，但是根據(jù)實際情況對天線進行1/4的波長短截線相匹配也可以達到急用的要求。

三、短波寬帶全向天線的實現(xiàn)途徑

在短波天線中，可以采用加深振子直徑法來改善天線的特性阻抗，使天線的特性阻抗隨頻率變化的劇烈程度減小實現(xiàn)展寬頻帶。錐型天線使天線各點到饋電點的距離與直徑之比保持常數(shù)而獲得優(yōu)良款待特性。首先是雙錐形天線。所謂雙錐天線，就是對頂導體圓錐構(gòu)成的偶極天線。此類天線的特性是其特性阻抗值實際上取決于其自身的半錐角，而這個角度是一個數(shù)值常量，并且在半錐角變大時天線特性阻抗值也會隨之增大。因而在實際利用時，只要雙錐天線的電長度足夠長，相應的錐角也足夠大，在實際工作中就會具較好的短波寬帶性。但是只要是在一定的頻段獲得了較好的寬帶性能，天線的尺寸都會較大。其次是盤錐天線。在實際中只要改進普通雙錐天線就可以在一定程度上擴展天線頻帶，而且還可以對天線實行非對稱性激勵。把雙錐天線上的錐角變大到90度，這時候上面的錐形就會變成一個圓盤，但是下面錐體角度還保持不變，但是盤尺寸與下錐體尺寸不一致，這就是對天線的非對稱激勵方式。而在這種激勵方式下就可以實現(xiàn)錐體與盤之間的阻抗互補，從而可以讓天線的阻抗在一定范圍內(nèi)保持平穩(wěn)和穩(wěn)定，所以，盤錐天線的寬頻帶特性非常良好。在實際中的UHF/VHF中的波段區(qū)域經(jīng)常會使用到盤錐天線結(jié)構(gòu)，在水平方向上工作的寬帶可以達到原先的5-10倍的頻程。

四、總結(jié)

綜上所述，短波寬帶的全向天線的性能較好，在近距離和中距離內(nèi)的廣播與通信領(lǐng)域都有著很廣的應用。然而在實際中根據(jù)天線的技術(shù)指標來改變天線的性能還可以提高系統(tǒng)工作的可靠性。另外，在短波寬帶全向天線中應用現(xiàn)代數(shù)據(jù)的計算方法，還可以促進天線工程的技術(shù)向著更加精密化的方向發(fā)展。

參 考 文 獻

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