短波寬帶雙環(huán)天線設(shè)計(jì)

1 引言

環(huán)天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、體積小、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于UHF波段的電視和調(diào)頻廣播電臺(tái)接收等場(chǎng)合，到目前為止已經(jīng)有很多文獻(xiàn)對(duì)環(huán)天線進(jìn)行了分析。但要將其作為短波測(cè)向校準(zhǔn)的發(fā)射天線，對(duì)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(shè)計(jì)，有效地克服了傳統(tǒng)單環(huán)的幅相不圓度大的缺點(diǎn)，同時(shí)設(shè)計(jì)了新的匹配網(wǎng)絡(luò)提高了雙環(huán)天線的有效輻射功率和帶寬。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)有效性。

2 天線的設(shè)計(jì)

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(zhǎng)，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(dá)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(dǎo)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(yuǎn)場(chǎng)方位面相位方向圖（相位參考點(diǎn)：環(huán)中心），圖5給出了實(shí)測(cè)相位差結(jié)果。從圖中可以明顯看到環(huán)天線的相位呈正弦變化，波動(dòng)范圍較大，可達(dá)到60度的差異，顯然不能直接利用環(huán)天線作為校準(zhǔn)天線。

圖1 2MHz時(shí)相位方向圖

圖2 11MHz時(shí)相位方向圖

圖3 20MHz時(shí)相位方向圖

圖4 30MHz時(shí)相位方向圖

圖5 環(huán)天線實(shí)測(cè)相位差(freq=20MHz)