无源天线受制于带宽-增益-体积理论的约束,难以同时实现宽带化、高增益与小型化的目的。相比于无源天线,由非福斯特电路与电小天线结合构成的有源天线能够突破Bode-Fano准则的限制,可在短波频段上实现更好的宽带化与小型化特性。本文主要是对电小天线与非福斯特电路进行深入研究,完成有源接收天线的设计,主要工作内容包括:1.仿真设计和分析了一款采用单级非福斯特电路匹配的无源单极子天线。首先,设计并且测试了一款加载电感线圈的无源电小单极子天线,进而得到天线在10MHz²0 MHz频段上的输入阻抗特性。其次,根据非福斯特电路的基本理论,在电路仿真软件ADS中,利用运算放大器进行单级非福斯特电路的仿真验证与参数分析。在此基础上,仿真设计与分析了使用单级非福斯特电路匹配无源单极子天线的实现过程。为达到阻抗匹配的最佳效果,根据天线的输入阻抗特性得到天线虚部电抗的等效电路,以此替代单级非福斯特电路中的后级匹配电路,并且继续进行仿真优化。最终,单级非福斯特电路能够达到抵消无源单极子天线虚部电抗的目的。2.研究和设计了一款采用两级非福斯特电路匹配的无源单极子天线。首先,采用同相输入端-同相输入端输出型的两级非福斯特电路作为研究对象,并对其进行理论分析,进而在ADS中完成两级非福斯特电路匹配无源单极子天线的仿真设计与分析。根据仿真分析可知,采用两级非福斯特电路不仅能够抵消无源单极子天线的虚部电抗,而且能够将实部电阻转化为正的纯电阻。为完全实现与50Ω传输线的阻抗匹配,结合简化实频法与直接优化法进行宽带无源匹配网络的设计,最终完成有源单极子天线的仿真设计。仿真结果表明,有源单极子天线的S₁₁小于-15 dB,驻波比VSWR小于1.25,说明有源单极子天线能够与50Ω传输线进行良好匹配。同时,有源单极子天线的-10dB S₁₁相对带宽约为66.6%,接收增益在10 MHz¹6.5 MHz频段内达到8.5 dB,在16.5 MHz²0 MHz频段内达到2.5 dB,说明有源单极子天线已经实现宽带化与高增益。此外,仿真结果与实际测试结果基本一致,验证了有源单极子天线的可行性。