短波寬帶雙環(huán)天線設計

1 引言

環(huán)天線具有結構簡單、成本低、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點，廣泛應用于UHF波段的電視和調頻廣播電臺接收等場合，到目前為止已經(jīng)有很多文獻對環(huán)天線進行了分析。但要將其作為短波測向校準的發(fā)射天線，對環(huán)天線的有效輻射功率、工作帶寬、幅度和相位不圓度都具有非常高的要求。本文提出了雙環(huán)設計，有效地克服了傳統(tǒng)單環(huán)的幅相不圓度大的缺點，同時設計了新的匹配網(wǎng)絡提高了雙環(huán)天線的有效輻射功率和帶寬。通過仿真和實驗驗證了本文設計有效性。

2 天線的設計

環(huán)天線按尺寸分為小環(huán)天線和大環(huán)天線。若環(huán)的半徑b很小，其周長，稱為小環(huán)天線。小環(huán)天線上沿電流的振幅和相位變化不大，近似均勻分布。但是在短波波段作為發(fā)射用途的環(huán)天線尺寸往往不能達到電小環(huán)尺寸要求，非電小環(huán)上電流分布呈現(xiàn)出不均勻性，導致了其幅相不圓度大，尤其是相位不圓度。圖1~圖4給出了環(huán)直徑1m，線徑25mm環(huán)天線遠場方位面相位方向圖（相位參考點：環(huán)中心），圖5給出了實測相位差結果。從圖中可以明顯看到環(huán)天線的相位呈正弦變化，波動范圍較大，可達到60度的差異，顯然不能直接利用環(huán)天線作為校準天線。

圖1 2MHz時相位方向圖

圖2 11MHz時相位方向圖

圖3 20MHz時相位方向圖

圖4 30MHz時相位方向圖

圖5 環(huán)天線實測相位差(freq=20MHz)