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超短波双鞭天线的技术研究

作　者: 刘仲
导　师: 高永安
学　校: 杭州电子科技大学
专　业: 电磁场与微波技术
关键词: 超短波宽频带双鞭天线非对称偶极子匹配网络
分类号: TN820
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

天线在现代通信系统的作用不可或缺。在现代军事通信系统中,出于保密通信的需求,跳频、扩频等通信技术在超短波电台等通信设备中得到了广泛应用,因此对天线的宽带和增益也提出了更高的要求。采用多偶极子结构来展宽天线带宽和增大增益,是目前超短波全向天线研究的主要内容之一。本论文重点针对全向宽带超短波(VHF)天线进行了理论分析和实验研究,作者运用矩量法等天线分析方法和电磁场仿真软件完成了超短波双鞭天线的设计和仿真。本文的研究工作主要体现在以下方面:1、对超短波通信的传输特性和天线的宽带技术进行了介绍和分析。2、对超短波双鞭天线的阵元偶极子天线的电特性进行分析。改变天线的馈电点位置,构成非对称偶极子天线模型,并根据不同的非对称程度进行了仿真和比较。3、面向具体工程应用,对双鞭天线结构和尺寸如振子的长度、半径以及阵元间距等进行了优化和设计,分析了阵元间距对双鞭天线方向图和增益的影响,最后提出了合理的天线尺寸。4、设计宽带匹配电路,并对电路中各个元器件进行数值优化,使天线系统在30~88MHz全频段内达到了驻波比要求。5、完成双鞭天线模型的仿真,最后对天线样机进行了实验测试,包括驻波比的测量以及在2km和30km处的通信测试。结合以上方法,本文提出了嵌有匹配网络的超短波非对称偶极子双鞭天线的设计方案,在30~88MHz频段内实验了满足驻波比小于3和具有比较高增益的超短波全向天线。最后针对双鞭天线尺寸过大的问题,进行了小型化研究,提出了一种以法向螺旋天线加载单极子天线作阵元的双鞭天线结构,为以后进一步的设计和工作提供了思路。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景和意义  10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 天线的宽带技术  11-12
    1.2.2 天线的小型化技术  12-13
  1.3 论文的内容及安排  13-15
第2章天线基本理论及分析方法  15-38
  2.1 天线的基本原理和主要参数  15-23
    2.1.1 天线的基本原理  15-18
    2.1.2 天线的性能参数  18-23
  2.2 阵列天线原理  23-25
  2.3 天线的馈电理论  25-28
  2.4 天线的分析方法  28-37
    2.4.1 矩量法基本原理  28-31
    2.4.2 FDTD 法的基本原理  31-35
    2.4.3 遗传算法  35-37
  2.5 本章小结  37-38
第3章超短波天线的技术研究  38-42
  3.1 超短波通信传输特性  38-40
    3.1.1 极限通信距离  38
    3.1.2 传输损耗  38-39
    3.1.3 绕射传输  39-40
  3.2 超短波天线的工程设计  40-41
    3.2.1 超短波天线的增益  40
    3.2.2 方向和极化  40
    3.2.3 天线高度  40-41
    3.2.4 超短波宽带天线技术  41
  3.3 本章小结  41-42
第4章超短波双鞭天线的设计  42-62
  4.1 引言  42
  4.2 超短波偶极子天线的技术研究  42-48
    4.2.1 偶极子天线的电特性分析  42-45
    4.2.2 超短波偶极子天线的仿真  45-46
    4.2.3 非对称偶极子天线的分析和仿真  46-48
  4.3 超短波双鞭天线的的设计和仿真  48-58
    4.3.1 双鞭天线的矩量法分析  48-51
    4.3.2 设计要求和指标  51-52
    4.3.3 天线的尺寸和结构优化  52-53
    4.3.4 天线的宽带匹配网络  53-54
    4.3.5 超短波双鞭天线的仿真结果  54-58
  4.4 样机和测试  58-60
  4.5 超短波双鞭天线小型化研究  60-61
  4.6 本章小结  61-62
第5章结论  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67

超短波双鞭天线的技术研究

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