一種短波寬帶天線(xiàn)的小型化設計

1 引言

扇錐天線(xiàn)是一種性能優(yōu)越的短波寬帶天線(xiàn)，廣泛應用于廣播、海事交通等通信領(lǐng)域。但當其使用頻率較低時(shí)，占地面積較大。因此，對于其低頻使用時(shí)的小型化設計很有必要。通過(guò)有效的加載手段，使其既能滿(mǎn)足阻抗匹配特性，同時(shí)又能滿(mǎn)足通信性能的需要。

2 天線(xiàn)形式及性能分析

理想的雙錐天線(xiàn)具有任意的頻帶特性。雙錐天線(xiàn)工作頻帶的最高工作頻率取決于激勵區的幾何尺寸，而最低工作頻率取決于天線(xiàn)臂的長(cháng)度。天線(xiàn)的全長(cháng)取最低工作頻率的半個(gè)波長(cháng)時(shí)，一般在10個(gè)倍頻的范圍里能有良好的阻抗頻率特性。這在客觀(guān)上決定了工作頻率下限越低的天線(xiàn)具有更大的跨距和占地面積。

雙錐天線(xiàn)的特性阻抗為：

其中，為錐的頂角。例如，Z₀=300Ω時(shí)， =18.77º，這種情況是適用阻抗為300Ω的雙極饋電天線(xiàn)。在短波波段，由于使用頻率較低，錐形天線(xiàn)尺寸較大，因此往往簡(jiǎn)化為線(xiàn)柵型圓錐結構。水平架設時(shí)，又將天線(xiàn)簡(jiǎn)化為扇錐結構，如圖1所示。

選擇合理的扇錐的扇面角、張角、導線(xiàn)數量、激勵區尺寸等參數可獲得較寬的帶寬。

圖1 扇錐天線(xiàn)示意圖

3 扇錐天線(xiàn)仿真計算

雙錐天線(xiàn)可以用解析法進(jìn)行分析，很多文獻也做了詳細的介紹。對于扇錐天線(xiàn)嚴格地推導計算過(guò)于復雜，可用矩量法來(lái)進(jìn)行計算。本文用FEKO電磁仿真軟件對數值計算結果進(jìn)行驗證。設計一付扇錐天線(xiàn)，頻率范圍2MHz-30MHz，支撐塔距76米。天線(xiàn)架設在實(shí)際地面上，地參數取ε_r=15，δ=0.01。

扇錐天線(xiàn)導線(xiàn)數量11根，扇錐面角25度，天線(xiàn)張角100度。