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在现代通信系统中,短波无线电系统是唯一不受网络枢纽和中继条件制约的通信系统。一旦战争爆发或者灾难降临,各种通信网络都有被损坏的可能,但是任何其他通信系统的抗毁能力都远远不及短波通信系统。除此之外短波还具有探测距离远、运行成本低等特点,因此它在海态遥感、雷达探测、广播通信、电磁环境监测等领域被广泛应用[1]。但是应用在短波无线电系统中的天线存在着尺寸比较大,不易安装、运输、隐蔽的问题,因此开展短波天线的小型化研究是必须的。超短波天线工作频率较高、波长较短,一般采用结构简单的直立鞭天线,但是这种天线效率普遍不高,提高天线的效率成为了本文研究超短波天线的重点。
本文对短电偶极子的分析方法和辐射特性进行了深入的讨论;简单介绍了常用线天线(双极天线和直立天线)的辐射特性;研究讨论了实现天线小型化的多种技术,重点分析了顶部加载和分布加载技术,并对顶部加载技术进行实例验证。
采用Ansoft公司的商业软件HFSS11设计了一副小型化短波偶极天线,该天线的工作频段为3~15MHz,其顶端分别加载两根相互垂直的金属棒、集总电阻及电感,天线尺寸为3m×1.5m×1.5m,仅为其工作频率低频波长的3%,高频波长的15%,这款天线具有尺寸小、结构简单、效率较高等优点。人型超短波车载天线工作频率为410~420MHz,以直立单极天线为主要结构,主振子两侧有地网辐射棒构成地网,这种天线尺寸小、效率高、结构美观,工作频段内可以达到电压驻波比小于1.5的要求。针对传统基站天线(双极天线)存在的不足,仿真分析了工作频率为2~30MHz,整个频段内电压驻波比小于2的三线式宽频带短波基站天线。这种天线较目前流行的双极天线具频带宽、增益高,通信距离远、无通信盲区、弱定向(几乎全向)等优点。