天线技术论文

天线技术论文（共9篇）

天线技术论文 篇1

微带缝隙天线的分析

班级：0413101 学号：041300425 姓名：袁振宇

摘 要

微带缝隙天线具有结构简单、加工方便、体积小、宽频带等特性，在微波毫米波系统应用广泛。文中计算了天线的回波损耗和方向图，与文献结果比较吻合，证明了仿真方法的正确性，可为 微带缝隙天线的设计工作提供一定的参考。

关键词 微带缝隙天线 回波损耗 方向图

Abstract

Slot antenna has a simple structure, easy to process, small size, broadband andother characteristics, widely used in microwave, millimeter wave systems.In this paper,Ansoft HFSS 12.0 is used to analyze the slot antennaon a 50 × 80 mm2open ground.The size of the slot is about quarterwavelength, cut in the finite ground plane edge, fed by a microstrip transmission line.The paper calculated the return loss and antennaradation pattern.Good agreement with the literature results proved the correctness ofthe simulation method can provide some reference for the design of the microstrip slot antenna.Keywordsmicrostrip slot antennaS11radiation pattern

第1章绪论

1.1研究背景及意义

天线是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

天线按工作性质可分为发射天线和接收天线。按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频

微带天线的概念早在1953年就由G．A．DeSchamps提出，在20世纪50年代和60年代只有一些零星的研究。直到20世纪70年代初期，当微带传输线的理论模型及对敷铜的介质基片的光刻技术发展之后，第一批具有许多设计结构的实用的微带天线才被制造出来。缝隙天线最早是在1946年H．G．Booker提出的，同微带天线一样最初没有引起太多的注意。缝隙天线可以借助同轴电缆很方便地馈送能量，也可用波导馈电来实现朝向大平片单侧的辐射，还可以在波导壁上切割出缝隙的阵列。缝隙开在导电平片上，称为平板缝隙天线；开在圆柱面上，称为开缝圆柱天线。开缝圆柱导体面是开缝导体片至开缝圆柱导体面的进化。波导缝阵天线由于其低损耗、高辐射效率和性能等一系列突出优点而得到广泛应用；而平板缝隙天线却因为损耗较大，功率容量低，效率不高，导致发展较为缓慢。到1972年，Y．Yoshimura明确提出微带馈电缝隙天线的概念。

从微带天线的概念提出以来，由于它剖面薄、重量轻、可与载体共形、易与有源器件集成等优点，已经被广泛地应用于卫星通信、导航等领域。但是，微带天线频带较窄的突出缺点又限制了它的实际应用。目前在高频应用上，采用更多的是微带缝隙天线，它具有对加工精度要求低，可用标准的光刻技术在敷铜电路板上进行生产的优点，尤其是微带宽缝天线更是有效地拓宽了频带。目前缝隙天线(包括波导缝隙天线)已被广泛地应用于无线移动通信天线以及卫星直播电视天线。

1.2天线特性的主要参数

天线的特性参数主要有方向函数或方向图，极化特性，频带宽度，输入阻抗等，为了方便对天线的方向图进行比较，就需要规定一些表示方向图特性的参数。这些参数有：天线增益G（或方向性Gd）、波束宽度（或主瓣宽度）、旁瓣电平等。下面就简单介绍一下天线特性参数。

1.极化特性

指天线在最大辐射方向上电场矢量的方向随时间变化的规律。按天线所辐射的电场的极化形式，可将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。线极化又可分为水平极化和垂直极化；圆极化和椭圆极化都可分为左旋和右旋。2.输入阻抗

天线阻抗简单地讲就是在天线部分上的电压和电流比率。由于在天线各点的电压和电流的分配不尽相同，各点的阻抗也不相同，其中馈电点的阻抗最为重要，对半波长偶极子天线来说就是中央天线。为使无线电收发器具有最佳的功率传送，这点的阻抗应该和馈线电缆的阻抗相同。

天线的输入阻抗等于传输线的特性阻抗，才能使天线获得最大功率。3.带宽

天线的电参数都与频率有关，当工作频率偏离设计频率时，往往要引起天线参数的变化。当工作频率变化时，天线的有关电参数不应超出规定的范围，这一频率范围称为频带宽度，简称为天线的带宽。4.远区场

如果所观测点离开波源很远、很远，波源可近似为点源。从点源辐射的波其波阵面是球面。因为观测点离开点源很远很远，在观察者所在的局部区域，其波阵面可近似为平面，当作平面波处理。符合这一条件的场通常称为远区场。这里所谓很远很远都是以波长来计量的。

5.方向函数或方向图

离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相对分布的数学表达式，称为天线的方向性函数；在离开天线一定距离处，描述天线辐射的电磁场强度在空间的相对分布的图形就叫天线的方向图。最大辐射波束通常称为方向图的主瓣。主瓣旁边的几个小的波束叫旁瓣。

天线增益是在波阵面某一给定方向天线辐射强度的量度。它是被研究天线在最大辐射方向的辐射强度与被研究天线具有同等输入功率的各向同性天线在同一点所产生的最大辐射强度之比。G单位立体角最大辐射功率(1.1天线方向性GD与天线增益G类似但与天线增馈入天线总功率4益定义略有不同。

GD单位立体角最大辐射功率(1.2)总的辐射功率4因为天线总有损耗，天线辐射功率比馈入功率总要小一些，所以天线增益总要比天线方向性小一些。

理想天线能把全部馈入天线的功率限制在某一立体角B内辐射出去，且在B立体角内均匀分布。这种情况下天线增益与天线方向性相等。

GGD4(1.3)B理想的天线辐射波束立体角B及波束宽度B

图1.1立体角及波束宽度

实际天线的辐射功率有时并不限制在一个波束中，在一个波束内也非均匀分布。在波束中心辐射强度最大，偏离波束中心，辐射强度减小。辐射强度减小到3db时的立体角即定义为B。波束宽度B与立体角B关系为 : B4旁瓣电平是指主瓣最近且电平最高的。第一旁瓣电平，一般以分贝表示。方2B（1.4）

向图的旁瓣区一般是不需要辐射的区域，其电平应尽可能的低。

天线效率A定义为：

APP(1.5）PiPP11为欧姆损耗；P为辐射功率。式中，Pi为输入功率；P天线的辐射电阻R用来度量天线辐射功率的能力，它是一个虚拟的量，定义如下：设有一个电阻R，当通过它的电流等于天线上的最大电流时，其损耗的功率就等于辐射功率。显然，辐射电阻越大，天线的辐射能力越强。由上述定义得辐射电阻与辐射功率的关系为

12PImR（1.6）

2即辐射电阻为

R2P（1.7）2Im仿照引入辐射电阻的办法，损耗电阻R1为

R12P1（1.8）2Im将上述两式代入效率公式，得天线效率为

AR1（1.9）

RR11R1/R可见，要提高天线效率，应尽可能提高R，降低R1。6.驻波系数和行波系数

为了定量描述传输线上的行波分量和驻波分量，引入驻波系数和行波系数。传输线上最大电压(或电流)与最小电压(或电流)的比值，定义为驻波系数或驻波比，表示为

UUIImaxminmaxmin（1.10）

驻波系数和反射系数的关系可导出如下

UzUzUzUz1z（1.11）

故得

Umax12UU2min12（1.12）U2UUmaxmin1212（1.13）行波系数定义为传输线上最小电压(或电流)与最大电压(或电流)的比值，即

KUUminmaxIIminmax（1.14）

显然：

K11212（1.15）

7.效率

效率有辐射效率与天线效率之分。由于入射波反射的存在，天线不可能把入射功率全部提供到天线的输入端口作为天线的输入功率。同时，天线也不可能把从馈线输入给他的输入功率全部辐射出去，总有一部分要损耗掉，如天线导线中的热损耗、介质中的介质损耗、地电流的损耗以及天线近旁物体吸收电磁波一起的损耗等等。

为了便于对概念的理解，先将天线的有关的基本功率定义如下： 入射功率P入：指发射机等提供给天线的功率。反射功率P反：指天线反射回来的功率。输入功率Pin：指收发机等提供给天线的功率。

损耗功率Pd：指由于导线、介质或者地电流等存在而损耗的功率。辐射功率P：指天线把发射机提供的功率扣除损耗辐射出去的功率。根据以上定义，很容易得到：

PinP入P反PPd（1.16）

1.3微带缝隙天线的应用

微带缝隙天线在航天器飞行、卫星直播电视以及医学诊断中得到了应用。在卫星直播电视接受中，11.17~12.5GHz频带内的宽缝微带天线阵得到了应用。人们以矩形宽缝微带天线作为作为阵元，作出了2，4，16，64以及512单元平面阵。在H面内，单元缝隙间距为λ，E面缝隙间距为λ/2。缝隙是由微带分路器馈电。图1.2表示512单元宽缝隙组成的阵方向图和增益。这种天线的缺点是单元多，馈电网络复杂。

(a)方向图(b)增益与频率的关系

图1.2512单元缝阵的方向图和增益

近来，人们制作了一种宽带高增益圆缝阵。阵元圆缝结构如图1.3所示。

图1.3 圆缝的结构

圆缝直径与波长可比，因此它也属于宽缝。他是由两介质板之间带线激励的，下面有一段圆波导状金属导体。调整带线宽度和深入缝中的长度可以获得带宽匹配。为了提到增益，在圆缝上金属表面加一层直径大一些的厚金属板，形成短圆喇叭状。

一个4×4圆缝阵的实验数据是：基板厚度1.75mm；相对介电常数2.32；用50欧姆带线馈电。缝隙的工作模式为TEM，中心频率为12GHz，驻波系数为2：1的带宽可达2GHz；单缝增益为10dB。阵的增益为20.6dB。在11.17~12.5GHz频率范围内，天线效率可达到57%~67%。交叉极化低于最大增益25 dB。上述数据表明，在同样指标要求下，圆缝隙阵优于矩形宽缝隙阵。

图1.4为医用宽缝隙微带天线结构示意图。单缝的增益可达到6dB。工作频率为S波段。

图1.4医用宽缝微带天线结构示意图

这种天线放在人体组织附近进行诊断。因此，场强随缝隙表面与人体组织间距离变化的数据是重要的。图表示场强随缝隙表面与水平面距离的变化。在医疗诊断和治疗中，把微带缝隙天线表面贴在人体有关部位或与有关部委保持一定距离，目的是在人体有关部位上产生一定形状和强度的热区。

第2章缝隙天线的理论分析

如果在同轴线、波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝，可使电磁波通过缝隙向外空间辐射，而形成一种天线，这种天线称为缝隙天线。这种天线可以单独使用，也可以作天线阵的辐射单元。

2.1理想缝隙天线

实际上理想缝隙天线是有外加电压或场激励的。不论激励方式如何，缝隙中的电场垂直于缝的长边，并在缝的中点呈上下对称分布，如图2.1（a）所示。不过，由于JmnE，缝隙内外两表面的等效磁流反向，理想缝隙天线的场与前述磁流源激励时的场若在y>0的半空间相同，则在y<0的半空间相差一个负号。由于在同一表面上，等效磁流亦对缝中点呈上下对称分布，理想缝隙天线可等效为由磁流源激励的对称缝隙，如图2.1(b)所示。当然，这个磁流源的方向在内外两表面上也应当相反。与之互补对称的显然是尺寸相同的板状对称振子。

图2.1 理想缝隙天线与板状对称阵子

2.2微带缝隙天线

2.2.1 微带缝隙天线的结构

在50年代，人们在三板线的一个接地板上开缝构成辐射器，这就是微带缝隙天线，并且以此为阵元构成缝阵。许多人对这种天线进行了研究。随着微波集成电路工艺的发展，人们在微带线接地板上光刻成缝隙构成微带缝隙天线。图2.5表示出了微带缝隙天线的结构。

图2.5 微带缝隙天线

微带缝隙天线产生双向辐射；对制作公差要求低；与微带振子天线组合起来可以构成圆极化天线。他也是一种比较常见的天线。微带缝隙天线常见的的缝隙形状有矩形，圆形，或者环形

(a)窄缝(b)圆环缝(c)宽缝(d)圆贴缝

图2.6 缝隙形状

2.2.2微带模型

微带馈电缝隙天线的基本模型，是在微带线的接地平面上蚀刻单个缝隙或缝隙阵列作为辐射单元，该缝隙与微带线的带状导体成直角，微带线的电场经微带传播到达缝隙处通过耦合激励该缝隙，向外辐射能量。为了能有效激励缝隙，可采用两种激励方式：带状导体或者穿过介质基板到缝隙边缘并短路，如图2.7所示，或者该带状导体终止于～个远离缝隙边缘的开路短线，如图2.7所示，在缝隙外边缘实现了一个有效短路。

（a）（b）

图2.7 微带模型、参考文献

1.王新稳、李萍，微波技术与天线，北京，电子工业出版社，2003 2.万伟，微波技术与天线，高等教育出版社，1986.6 3．卢万铮，天线理论与技术，西安电子科技大学出版社，2004 4．周朝栋、王元坤，天线与电波，西安电子科技大学出版社，1994 5．马汉炎，天线技术，哈尔滨工业大学出版社，1997 6．王朴中、石长生，天线原理，清华大学出版社，1993 7．谢宗浩、刘雪樵，天线，北京邮电学院出版社，1992

8．魏文元等，天线原理，第一版，北京，国防工业出版社，1985年 9．王新稳等，微波技术与天线，第一版，北京，电子工业出版社，2003年

10．JhoneD.Kraus等著，章文勋译，天线，第三版，北京，电子工业出版社，2004年 11．张肃文等，高频电子线路，第三版，北京，高等教育出版社，1993年 12．刘学观等，微波技术与天线，西安，西安电子科技大学出版社，2001年 13．闫润卿等，微波技术基础，北京，北京理工大学出版社，2004年

天线技术论文 篇2

天线作为移动通信系统的一部分, 其性能的优劣对通信质量有极为重要影响。近年来, 随着无线通信技术的发展, 特别是高速数据传输系统以及宽带无线系统的发展, 要求天线具有更宽的带宽。

传统的天线设计方法或者基于对理想或简化天线模型的理论分析, 或者依据已有的工程经验公式进行参数设计。设计能力很弱, 很难设计出一些结构复杂的新型天线。

现代科学的高速发展为天线设计开辟了一条新的道路, 即天线自动设计。天线自动设计是采用数值计算方法对天线性能进行仿真计算, 利用遗传算法 (Genetic Algorithms, GA) 和神经网络等现代优化算法实现对天线结构的计算机辅助设计。

二、天线自动设计的原理和流程

天线自动设计采用数值计算方法对天线性能进行仿真计算, 利用遗传算法和神经网络等现代优化算法实现对天线结构的计算机辅助设计。已有研究[1,2,3,4,5]表明, 天线自动设计不但节省设计者大量的时间和精力, 同时能够扩宽天线设计范围, 提高设计精度。

天线自动设计的基本原理是将天线设计转化为优化算法的搜索寻优过程, 以遗传算法完成天线设计的过程为例, 可简单分为以下步骤:1.首先将对天线设计要求转化为一个适应度函数, 用适应度函数值的大小来定量天线性能的优劣, 并引导遗传算法的优化方向。2.将天线结构参数转变为遗传算法的个体代码。3.遗传算法随机产生初始种群, 包含若干个体, 每个个体代表一种天线结构。4.将每个个体的代码重新“翻译”为天线结构参数, 采用数值计算方法得到天线的辐射性能数据, 再计算出相应的适应度函数值。5.遗传算法通过选择、交叉、突变等操作产生新一代个体, 新一代个体具有比上一代更高的适应度函数值, 即天线的性能得到了优化。

三、“金沙”天线自动设计软件系统

我们在天线自动设计领域有多年的研究历史, 目前已开发了一套功能完善的天线自动设计软件系统-“金沙”软件系统 (1.1版本) 。该系统采用利用遗传算法对天线结构进行优化, 结合并行计算缩短计算时间和提高自动设计效率。该系统运行于我们自建的16节点Beowulf型并行计算机系统“元谋-III”上, 具备天线自动设计和并行管理等功能。

天线自动设计举例。采用“金沙”天线自动设计软件, 设计一种高增益微带全向天线, 该天线具有全向性好, 增益高、加工制作简便、重量轻和成本低等优点, 可应用为移动通信的基站天线。作为采用缝隙结构的微带天线, 该天线包括多个矩形缝隙作为天线辐射单元, 工作频率范围为5.6-5.9GHz。设计目标为:实现水平全向的辐射方向图, 尽可能大的全向增益和小的不圆度。

图1是对该天线馈电端口S11参数和各频率辐射方向图的数值仿真计算和实际测试结果。测试结果和数值仿真计算吻合良好, 结果表明该天线在整个工作频带 (5.6GHz~5.9GHz) 内都达到了S11<-10dB, 全向增益达到了9dBi以上, 不圆度控制在±1.5dB内, 圆满地达到了设计要求。

四、总结

在当代移动通信中, 天线系统面临着小型化、宽频带、多天线集成等一系列挑战。在这些挑战面前, 传统基于手工劳作的天线设计方法已显得无能为力, 利用优化算法和天线数值计算方法实现对天线结构的自动设计成为应对这些挑战的有效手段。

经过多年研究工作, 我们成功地采用遗传算法, 结合并行计算技术建立了一套天线自动设计平台:“金沙”天线自动设计软件系统。自该系统建立以来, 已成功地对多类复杂结构和新型结构天线进行自动设计, 显示出了远较传统天线设计方法强大的设计效率和设计能力。

在天线自动设计领域, 仍有许多难题需进一步研究, 如遗传算法的适应度函数最佳定义、天线建模、提高优化算法的效率和智能性、以及将已有的天线设计理论和经验结合到自动设计中等。随着研究工作的深入, “金沙”天线自动设计软件系统将会得到进一步完善和提高。

参考文献

宽频带微带贴片天线技术 篇3

关键词:微带天线宽频带微波通信

中图分类号:TN82.34文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0092-01

微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等优点,广泛应用于测量和通讯各个领域。但微带天线有其固有缺陷,即其阻抗带宽较窄,典型的频带宽度从百分之零点几到百分之几,所以微带天线的窄频带特性成了限制其应用的主要障碍,因此展宽微带天线的带宽具有十分重要的意义。

1 影响微带天线带宽的因素

微带贴片天线的窄带特性是由其高Q值的谐振本性决定的,也就是储存于天线结构中的能量比辐射和他它耗散能量大得多,这就意味着谐振时实现了阻抗匹配而当频率偏离谐振点时电抗分量急剧变化使之失配。微带天线的带宽(BW)往往以输入端电压驻波比系数(VSWR)的值小于某给定值的频率范围来表示,若给定的VSWR值为S,则VSWR

(1)

由此式可以看出,当S确定时(在工程上一般要求S<2),其带宽和品质因素成反比,即要想展宽微带天线的带宽必须降低其品质因素。

(2)

所以从公式(2)中可以看出,当,,,越小,则越小。

2 展宽带宽的途径

(1)基本途径:增大基板厚度,降低基板相对介电常数,及增大a/b(矩形)。这三种途径其主要通过降低等效谐振电路的值来展宽频带宽度,较容易实现,但需要根据实际情况合适地选择这些参数。

(2)改變天线的结构来展宽微带天线带宽。这种途径主要有:电磁藕合馈电;附加阻抗匹配网络;加载短路探针;在贴片单元或接地板上“开窗’,采用多层结构,采用E型贴片等。

电磁藕合馈电的方法是设法修改等效谐振电路,把普通单层微带天线的简单RLC等效电路修改为多频点的藕合谐振电路,从而实现了阻抗带宽的展宽。这种展宽天线带宽的方法设计制作起来相对较易实现,但是天线占用空间较大。

附加阻抗匹配网络的方法实际上并不属于微带天线本身的问题,而是馈线的匹配问题。由于线极化微带天线的工作带宽主要受其阻抗带宽的限制,因此采用馈线匹配技术就能使其工作于较宽的频域上。例如采用简单的双枝节匹配技术,可将带宽增大至两倍左右。利用切比雪夫网络来综合宽频带阻抗匹配网络,可将带宽增大到四倍左右。

在微带贴片天线的不同位置开不同形状的“窗口”可等效成引入阻抗匹配元件;在接地板的适当位置处“开窗”可改变微带天线的辐射条件和阻抗特性。这两种方法都有可能展宽微带天线的带宽。但这两种方法在作一般的严格理论分析时有巨大的困难,因此,这方面的研究主要是实验性的。

采用多层介质基片的微带天线结构,将馈电网络与天线贴片分别置于不同的介质基片上,这样可以获得宽频带的驻波比特性。这种类型的天线,它利用馈线本身对贴片进行馈电,改变贴片振子与馈线的相对高度和改变贴片中心与馈线端点的相对位置,就可以获得一个匹配点。同时,采用多层介质基片可以实现多频段工作,当配置得当时,多个谐振频率适当接近,结果将形成频带大大展宽的多峰谐振电路。总的而言,采用多层介质基片展宽频带这种方法,匹配调节比较复杂而且精确度不是很高,而且带宽的增加是以增大天线厚度为代价的。

在微带天线上加载短路探针,可以提高谐振频率以调谐天线。这种结构中,主要是通过调整馈电探针的位置来激励多种相邻的谐振模式,然后借助于短路销钉调谐各个谐振频率,使所有的谐振点适当接近,这样天线总的工作频带将大大展宽。馈电探针的位置一般偏离天线主轴,用以激励不同的谐振模式,而短路销钉均匀地分列于贴片边缘,用以调谐天线和实现天线小型化。但是在这种结构中,阻抗匹配极大地依赖于短路销钉和探针的位置,并且短路销钉的粗细和数量都比较明显地影响谐振频率,所以调谐和实现匹配比较困难,计算和仿真也比较复杂。

采用E形贴片结构,微带贴片上平行分列着两个矩形窄槽,馈电探针位于两个槽的中央。这两个窄槽相当于在原有矩形微带天线的基础上,增加了一个耦合LC谐振回路,从而使天线工作于两个谐振频率上,当谐振点比较接近时,大大地拓宽了频带。但是,这种结构的微带天线受窄槽的长度、宽度以及距离馈电点的位置的影响较大,不利于调节匹配。

(3)采用非常规的基板形状及基板材料。采用楔形或阶梯形基板可简单而有效的展宽微带天线带宽。这两种基板形状的变化导致带宽展宽的物理意义可解释为是由于两辐射端口处基板厚度不同的两个谐振器经阶梯电容耦合产生双回路现象造成的。

采用大损耗基片或附加有耗材料,例如用铁氧体材料作基板材料,其电磁特性可显著地缩小天线尺寸[2]。同时,由试验知铁氧体基板的微带天线具有多谐特性。故若能得到接近理想的色散特性就有可能在几个倍频程内用一个铁氧体天线,即可以在不同频率上对应同一贴片尺寸,从而实现展宽微带天线的带宽。但是采用铁氧体由于其损耗较大,效率较低。

3 结语

上述的各种宽带方法可以分别单独使用,但一般为了改善天线性能,常综合采用多种方法。虽然当前针对微带天线提出了很多扩展频带的方法,但是都存在不足,而且实用性不是很高,还有待于进一步的研究和改进。微带天线的增益、带宽等多项技术指标是互相联系、互相影响的,不可能全部满足,肯定存在顾此失彼的情况。因此,在后续的研究中要寻找一个最佳的平衡点以尽可能满足设计和工程要求。随着对微带贴片天线频带展宽方法研究的深入,其固有的窄频特性最终将得以解决。

参考文献

[1]张钧,刘克诚,张贤铎,赫崇骏.微带天线理论与工程[M].北京:国防工业出版社,1988.272～308.

[2]钟顺时.微带天线理论与应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,1991.152～172.

广播电视发射天线技术与应用 篇4

广播电视发射天线主要由图像发射及半音发射两部分组成，而且根据其一般特性的叙述内容可分为输入特性和输出特性。

在具体工作中，输入特性多以视频和音频信号输入为主，内容较为简单，但输出特性内容则较多，涵盖的`范围较广。

3.2 单通道合一方式的传输特点

天线技术论文 篇5

天线与微波技术国防科技重点实验室

通过验收

1998年6月27日由总装备部和电子工业部委派的专家评估委员会在电子部第14研究所对天线与微波技术国防科技重点实验室南京分部进行了考察评估，28日又在西安电子科技大学对重点实验室西安分部进行了考察评估，认为“实验室已按任务书完成建设项目，具备了验收条件，一致同意通过评估”。

微波与天线总结 篇6

构成：有两根粗线和长度都相同的导线构成，中间为俩个馈电端

原理: 若电线上的电流分布已知，则由电基本阵子的辐射场沿整个导线的积分，便得到对称振子的辐射场。实际上，西振子天线可看成是开路传输线逐渐张开而成，而其电流分布与无耗开路传输线的完全一致，即按正弦驻波分布。用途: 对称振子分为半波对称振子和全波对称振子，半波对称振子广泛的应用于短波和超短波波段，它既可以作为独立天线使用，也可以作为天线阵的阵元，在微波波段还可以作为抛物面天线的馈源。

特点: 方向性比基本振子的方向性稍强一些，平均特性阻抗Z越低R和X随频率的变化越缓慢，其频率特性越好。所以，欲展开对称振子的工作频带，常利用加粗振子直径的方法。当h=λ/4n时，其输入阻抗是一个不大的纯电阻具有很好的频率特性，也有利于同馈线匹配，而在并联谐振点附近是一个高阻抗且输入阻抗随频率变化剧烈，特性阻抗不好。

阵列天线：

构成: 将若干辐射单元按某种方式排列所构成的系统。构成天线阵地辐射单元，成为天线原或阵元

原理：天线的辐射场是各天线元所产生的矢量叠加，只要各天线元上的电流，振幅和相位分布满足适当的关系，就可以得到所需要的辐射特性 特点：天线阵的主瓣宽度和旁瓣电平是即相互依赖又相互对立的一对矛盾，天线阵方向图的主瓣宽度小，则旁瓣电平就高，反之，主瓣宽度大则旁瓣电平就低。均匀直线阵的主瓣很窄，但旁瓣数目多，电平高，二项式直线振的主瓣很宽旁瓣就消失了，旁瓣分散了天线的辐射能量，增加量接受的信噪比，但旁瓣又起到了压缩主瓣宽度的作用。

直立阵子天线：

构成: 垂直于地面或导电平面架设的天线称为直立阵子天性

原理: 单级天线可等效为一对对称振子，对称阵子可等效为一二元阵，但此时等效只是在地面或导体的上半空间成立。理想导电平面上的单级天线的辐射场可直接应用到自由空间对称振子的公式进行计算。

用途: 广泛应用于长，中，短波及超短波段。

特点: 当h《λ时辐射电阻很低。单级天线效率也很低改善方法是提高辐射电阻降低损耗电阻。

水平振子天线：

构成: 水平振子天线又称双级天线，阵子的两臂由单根或多股铜线构成，为了避免在拉线上产生较大感应电流，拉线的长度应较小，臂和支架采用高频绝缘子隔开，天线与周围物体要保持适当距离，馈线采用600Ω的平行双导线。

原理: 与直立天线的情况类似，无限大导电地面的影响可用水平阵子天线的镜像来代替，架设在理想导电地面上的水平振子天线的辐射场可以用该天线及其镜像所构成的二元阵来分析，但应注意该二元阵的天线元是同幅反相的。用途: 经常用于短波通信电视或其他无线电系统。

特点: 架设和馈电方便，地面电导率的变化对水平振子天线的影响较直立天线小，工业干扰大多是垂直极化波，因此，用水平振子天线可以减少干扰对接收的影响。

引向天线: 构成：又称为八木天线，它由一个有源振子及若干个无源振子组成，在无源振子中较长的一个为反射器，其余为引向器

用途：广泛用于米波，分米波的通信、雷达、电视及其它天线电流 原理：引向天线实际上也是一个天线阵，与前述天线相比不同的是它是对其中一个振子馈电，其余振子则是靠与馈电振子之间的近场耦合所产生的感应电流来激励的，而感应电流大小取决于振子的长度及其间距

特点：使天线的方向性增强，但由于各振子之间的相互影响又使天线的工作频带变窄，输入阻抗降低，不利于与馈线的匹配。

电视发射天线

特点：频率范围宽，覆盖面积大，有零辐射方向，天线及其电场平行于地面，为了扩大服务范围，发射天线必须家架在高大建筑的顶端或专用的电视塔上，这就要求天线必须承受一定的风荷，防雷等。还要求天线在水平面内无方向性。

移动通信基站天线

特点：有足够的机械强度和稳定性，垂直极化，根据组网方式的不同，如果是顶点激励，采用扇形天线，如果是中心激励采用全向天线，为了节省发射机功率，天线增益应尽可能的高，为了提高天线效率及带宽，天线与馈线应良好匹配

结构：VHF和UHF移动通信基站天线一般是有馈源和角形反射器俩部分组成的，为了获得较高的增益，馈源一般采用并馈共轴阵列和串馈共轴阵列两种形式，为了承受一定的风荷，反射器可以采用条形结构 用途：米波，分米波

特点：体积小，增益高，垂直极化，水平面内无方向性 螺旋天线;结构：讲导线绕制成螺旋形线图而构成的天线称为螺旋天线，通常它带有金属接地板，有同轴线馈电，同轴线的内导体与螺旋线相接，外导体与接地板相连

原理;由于法向模螺旋天线的电尺寸较小，其辐射场可以等效为电基本振子与磁基本振子，辐射场的叠加且它的电流，振幅相等，相位相同。

用途：法向模螺旋天线的辐射效率和增益都较低，主要用于超短波手持式通信机

行波天线：

用途：广泛应用于短波和超短波波段。

特点：具有较好的单向的辐射特性，较高的增益及较宽的带宽，但效率不高。原理：行波天线是由导线末端接匹配负载来消除反射波而构成的。构成：由导线和匹配构成。

宽频带天线：

特点：阻抗方向图等电特性在一倍频程或几倍频程内无明显变化。

原理;当工作频率变化时天线的尺寸随之改变即保持电尺寸不变则能在很宽频带范围内保持辐射特性。

结构：形状仅取决于角度与其他尺寸无关，具有终效应弱现象。用途:等角螺旋天线、对数周期天线在超短波和短波波段广泛应用

缝隙天线：

结构：在同轴线波导管或空腔谐振器的导体壁上开一条或数条窄缝是电磁波通过缝隙向外空间辐射而形成一种天线。

原理：对偶原理，理想缝隙天线的方向函数与同长度的对称振子的方向函数E面和H面相互交换。波导的内壁上有电流分布，管壁上的缝隙天线切割电流线，缝隙受到激励而向外产生辐射，形成波导缝隙天线。为加强缝隙天线的方向性，可以在波导上按一定规律开一系列尺寸相同的缝隙，构成波导缝隙阵。

特点：缝隙天线具有轮廓低、重量轻、加工简单、易于与物体共形、批量生产、电性能多样化、宽带和与有源器件和电路集成为统一的组件等诸多特点，适合大规模生产，能简化整机的制作与调试，从而大大降低成本。厚度很小，结构牢固，馈电方便，但容量不高，频带较窄。

用途：缝隙天线自上世纪中叶以来有了很大的发展，广泛用于地面、舰载、机载、导航等各个领域。由于缝隙阵列天线对天线口径面内的幅度分布容易控制，口径面利用率高，体积小，易于实现低或极低副瓣等特点，因而使其获得广泛使用。

微带天线：

结构: 由一块厚度远小于波长的戒指（称为介质基片）和覆盖在它上面的金属片构成的，其中完全覆盖介质板一片成为接地板，而尺寸可以和波长相比拟的另一篇称为辐射元，辐射元的形状可以是方形，矩形，圆形和椭圆形。

原理: 由于基片厚度h《λ场沿h方向均匀分布，在最简单的情况下，场沿宽度ω方向也没有变化而仅在长度方向上有变化，在两开路端的电场均可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，两垂直分量的方向相反水平分量方向相同，因而在垂直于地板的方向，两水平分量电场所产生的远区场同相叠加，两垂直分量电场所产生的场反相相消，因此两开路端的水平分量可以等效为无限大平面上同相激励的两个缝隙即微带天线可以等效为由两个缝隙所构成的二元阵列。

特点: 体积小，重量轻，低剖面。波瓣较宽，方向系数较低，频带窄，损耗大交叉极化大，单个微带天线的功率容量小等

用途 广泛用于100MHz~50GHz的频率范围。

智能天线：

结构: 由天线阵和算法构成。是数字信号处理技术与天线有机结合的产物。原理: 它将每个用户信号分为D路（D为天线单元数），并分别以W11 W12…….Wmd加权，得到M*D路信号（M为用户数），然后将相应的M路信号以不同的加权系数组合而成，因此信号的波形是不同的，从而构成了M个信道方向图。

特点: 具有较高的接受灵敏度，使空分多址系统成为可能，消除在上下链路中的干扰，抑制多径衰落效应。

用途: 提高移动通信的性能。

旋转抛物面天线

结构 :由两部分组成，其一是抛物线绕其焦轴旋转而成的抛物反射面，反射面一般采用导电性能良好的金属或其他材料上敷以金属层制成，其二是置于抛物面焦点处的馈源。原理:几何光学反射定理,能量守恒定理.特点 :1张角ψ一定时,馈源方向函数Df(ψ)变化越快,方向图越窄,则口径场分布越不均匀,口径利用因数越低.2 馈源方向函数Df(ψ)一定时, 张角ψ越大, 则口径场分布越不均匀,口径利用因数越低..3张角ψ一定时,馈源方向函数Df(ψ)变化越快, 方向图越窄,则口径截获因数越高.馈源方向函数Df(ψ)一定时, 张角ψ越大, 则口径截获因数越高.4由于抛物面几乎不存在热损耗,即η≈1，所以G≈D.5抛物面天线的方向性很大程度上依赖于馈源.用途 :在通信,雷达和射电天文等系统中广泛应用.卡塞格伦天线

结构;由主反射面,副反射面和馈源三部分组成.主反射面是有焦点在F焦距为f的抛物面绕其焦轴旋转而成,副反射面是由一个焦点在F1另一个焦点在F2的双曲线饶其焦轴旋转而成,主副面的焦轴重合,馈源通常采用喇叭.位于实焦点F2上.原理 : 卡塞格伦天线可以用一个口径尺寸与原抛物面想同,但焦距放大了A倍的旋转抛物面天线来等效,且具有相同的场分布,这样就可以利用前面介绍的旋转抛物面天线的理论来分析卡塞格伦天线的辐射特性和各种电参数.特点 : A.由于天线有两个反射面，几何参数增多，便于按照各种需要灵活地进行设计。B.可以采用短焦距抛物面天线做主反射面，减小了天线的纵向尺寸。C.由于采用了副反射面，馈源可以按装在抛物面顶点的附近，使馈源和接收机之间的传输线缩短，减小了传输线损耗所造成的噪声。

机载天线电磁兼容技术分析 篇7

随着电子信息技术的发展,飞机载体上的天线类型和数量不断增加,造成飞机内部及其周围空间的电磁环境越来越复杂,从而导致电磁兼容的问题日益突出。作为直接影响和制约系统电磁兼容性的天线,其电磁兼容问题越来越受到重视[1]。

1 机载天线特点

机载天线对整个系统的电磁兼容性能影响非常明显。这主要因为天线具有如下2个特点:

① 天线的功能是完成电磁能量从“场”到“路”的双向转换,即将空间中的电磁场能量接收至传输线内成为导波,或将传输线内的导波辐射至空间形成电磁场;

② 多数天线辐射能量大、接收灵敏度高。相对导线、设备孔缝等无意辐射源,天线辐射能量要大若干个数量级[2]。

2 电磁兼容核心问题

从本质上而言,天线的电磁兼容与设备电磁兼容概念相通,都由2个核心问题组成:① 辐射限制;② 抗扰度限制。

具体说就是限制无用辐射的幅度上限以免干扰其他设备或天线;同时保证在一定强度的电磁环境下正常工作的能力。

3 解决方法分析

解决机载天线电磁兼容主要从2方面着手:① 电磁兼容实现手段;② 电磁兼容效果计算分析。

3.1 电磁兼容实现手段

目前实现天线之间电磁兼容的主要手段,是通过增加天线之间的隔离度削弱天线间的相互影响,而衡量天线之间互相影响强度的指标即天线隔离度,机载天线之间的隔离度是描述天线之间耦合的一种方式,它充分反应了天线的方向性、增益、极化状态、带内带外特性和天线之间的空间对收发天线间能量耦合的贡献。为准确表达天线间的隔离程度,将发射天线的发射功率Pta与接收天线所接收的功率Pra比值定义为天线隔离度(Pra为Pta经过各种衰减后被接收天线所接收的功率值),通常在工程应用中,以dB为单位表示,即:

$L(\text{d}\text{B})=10\lg \frac{{\rm P}{}_{\text{t}\text{a}}}{{\rm P}{}_{\text{r}\text{a}}}$; (1)

当2个天线均处于彼此远区的情况下,其能量耦合主要通过辐射场实现。

设发射天线发射功率为Pta,增益为Gt(θt,φt),接收天线的接收功率为Pra,增益为Gr(θr,φr);接收天线与发射天线间的距离为D,一般情况下,收发天线直视时的天线隔离度可由公式(1)所表达的物理意义求解。当收发天线外形尺寸与D相比较小时,收发天线均可近似被认为是具有一定方向性的点源,则发射天线发出的电磁波可被近似为球面波,且在接收天线处可视作平面波,此时天线隔离度可表示为:

$\begin{array}{l}L{}_{\text{a}\text{n}\text{t}\text{e}\text{n}\text{n}\text{a}}(\text{d}\text{B})=L{}_{\text{d}}-G{}_{\text{t}}(\theta {}_{\text{t}},\phi {}_{\text{t}})-G{}_{\text{r}}(\theta {}_{\text{r}},\phi {}_{\text{r}})=\\ 20\lg [\frac{4\text{π}D}{\lambda }]-G{}_{\text{t}}(\theta {}_{\text{t}},\phi {}_{\text{t}})-G{}_{\text{r}}(\theta {}_{\text{r}},\phi {}_{\text{r}})\end{array}$; (2)

式中,$L{}_{\text{d}}=20\lg [\frac{4\text{π}D}{\lambda }]$为收发天线直视情况下的空间隔离,Ld由收发天线间的距离D和分析波长λ等因素决定;Gt(θt,φt)为发射天线在接收方向的天线增益,应根据收发天线的相对位置从机载发射天线增益方向图中读取;Gr(θr,φr)为机载接收天线在发射方向的天线增益,应根据收发天线的相对位置从天线增益方向图中读取。

当收发天线之间的极化不完全匹配时,还要考虑极化失配带来的隔离度LP这一项,即总的天线隔离度为:

$\begin{array}{l}L{}_{\text{a}\text{n}\text{t}\text{e}\text{n}\text{n}\text{a}}(\text{d}\text{B})=L{}_{\text{d}}-G{}_{\text{t}}(\theta {}_{\text{t}},\phi {}_{\text{t}})-G{}_{\text{r}}(\theta {}_{\text{r}},\phi {}_{\text{r}})+L{}_{\text{Ρ}}=\\ 20\lg [\frac{4\text{π}D}{\lambda }]-G{}_{\text{t}}(\theta {}_{\text{t}},\phi {}_{\text{t}})-G{}_{\text{r}}(\theta {}_{\text{r}},\phi {}_{\text{r}})+L{}_{\text{Ρ}}\end{array}$。 (3)

如果天线不能同时满足位于彼此的远区,则2天线之间的相互干扰主要不是通过辐射场进行的,而是通过近区束缚场或近区感应场。

工程上圆极化对垂直或水平极化的失配损耗为3 dB(3~4 dB),垂直极化和水平极化间的失配损耗为20~35 dB,由于机身表面天线的安装方位比较复杂,极化失配损耗要比以上2个值小。

天线布局优化是天线兼容性的基本内容之一[3]。调整多个天线的姿态及安装位置,使这些天线之间的隔离度满足要求,从而使多个天线达到兼容状态的过程,就是天线布局优化。它主要是通过在飞机上可放置天线的范围内调整各天线的安装位置和姿态,分析不同布局情况下各机载天线与其他天线间的隔离度,根据天线隔离度数据判断天线间的兼容情况;最终找到一种能够使所有天线兼容工作的天线布局状态。

布局设计首先是天线自身的仿真与设计,其性能指标以能否满足应用要求为先决条件。在此基础上,将天线配置到载体上,其阻抗特性和辐射特性可能会因为载体的存在而有程度不等的恶化,必须对天线进行必要的修改,有时甚至需要重新进行方案论证与选择。然后再将多个天线同时设置于载体上,调整至每个天线均能够按照指标要求工作,布局优化结果确定后,各种天线性能指标和电磁兼容性就基本确定了。

3.2 电磁兼容效果计算分析

机载天线的电磁兼容实施过程中一个重要的环节,就是以计算机为工具,利用电磁场理论和计算电磁学的相关知识,对天线电磁兼容性的效果进行仿真计算和分析。通常情况下,对单个天线结构阻抗特性和辐射特性的分析,往往采用数值方法;而对于天线之间耦合特性(隔离度)的分析(该文中仅指远场情况下),往往采用高频方法。

3.2.1 数值计算技术

随着计算机性能的快速提高,电磁场数值计算技术日益成为应用电磁学领域内的一个研究热点。由于数值计算方法直接以数值的形式代替解析表达式描述和求解电磁场问题,故在理论上只要计算机配置足够高,等待足够的时间,可以得到以任意精度逼近准确值的几乎所有电磁场问题的解答。常用的数值计算技术包括有限元方法(FEM)、时域有限差分方法(FDTD)和矩量法(MOM)等。

有限元法是非常具有代表性、应用范围广泛的频域数值方法。该方法以变分原理和剖分插值为基础,能处理任意形状场域、多介质和复杂交界面等情况。所形成的代数方程系数矩阵对称、正定和稀疏,因而收敛性好,容易求解。由于具有这些优点,有限元法成为国内外学者的一个研究热点。

有限元方法的引入极大的提高了这项技术的性能。完全匹配层技术(PML)在有限元方法中的成功应用使得有限元也能方便的处理具有开放结构的问题,有限元方法还可以与矩量法结合起来处理具有复杂的具有开放结构的问题。经过近30年的发展,随着计算机速度的提高、软件技术的成熟,在国内外学者的共同努力下,电磁场有限元数值计算方法不断完善并且得到了广泛应用。

有限元法虽然是一种有很大灵活性的电磁场的数值计算方法,但它只适合于最大尺寸约为几个波长以下的物体。

3.2.2 高频近似技术

由于机载天线工作频率一般很高,而飞机一般有十几米到几十米长,因此机载天线系统是电大尺寸系统,对此系统的分析需要应用高频近似技术。

高频近似技术是在相当严格的理论基础上发展的一系列近似方法和渐进的高频解析方法,一般可归纳作2类:一类基于射线光学,包括几何光学(GO)、几何绕射理论(GTD)以及在基础上发展的一致性绕射理论(UTD)等;另一类基于波前光学,包括物理光学(PO)、物理绕射理论(PTD)、等效电磁流方法(ECM)以及增量长度绕射系数法(ILDC)等[4]。

物理光学法是通过对表面感应场的近似和积分求解散射场的,克服了平表面和单弯曲表面出现的无限大的问题。由于感应场保持有限,散射场也就同样有限。

几何光学是研究射线传播的一种理论,它是适用于计算电磁场零波长近似的高频方法。但是几何光学只研究直射、反射和折射问题,它无法解释绕射现象[5]。当几何光学射线遇到任意一种表面不连续,例如边缘、尖顶,或者在向曲面掠入射时,它将不能进入到阴影区。按几何光学理论,阴影区的场应等于零,但实际上阴影区的场并不等于零。为了解除几何光学场的不连续性问题,并对几何光学场计为零的场区中作出适当修正,引入了一种新的射线—绕射线,其对应理论即几何绕射理论。

Keller在1951年前后提出了一种近似计算高频电磁场的新方法。他把经典几何光学的概念加以推广,引入了一种绕射射线以消除几何光学阴影边界上场的不连续性,并对阴影区内的场进行适当的修正。Keller的这一方法称为几何绕射理论。绕射射线产生于物体表面上几何特性或电磁特性不连续之处。例如,物体的边缘、尖顶和光滑凸曲面上与入射射线相切之点。绕射射线既可以进入照明区,也可进入阴影区。因为几何关学射线不能进入阴影区,故阴影区的场就完全由绕射射线来代表。这样,几何绕射理论就克服了几何光学在阴影区的缺点,也改进了照明区的几何光学解。几何绕射理论的基本概念可以归结为以下3点:

① 绕射场是沿绕射射线传播的,这种射线的轨迹可以用广义费马原理确定;

② 场的局部性原理:在高频极限情况下,反射和绕射这一类现象只取决于反射点和绕射点临近域的电磁特性和几何特性;

③ 离开绕射点后的绕射射线仍遵循几何光学的定律。

Keller导出的GTD基本算式(绕射系数),在亮区和阴影区几何光学阴影边界两侧的过渡区内失效,70年代Pathak和KovyoumJian等又将之发展成为一致性UTD,UTD克服了GTD的缺点,较好地解决了电磁波在阴影边界上的连续问题。UTD在几何光学阴影边界过渡区有效,在阴影边界过渡区以外,则自动转化为GTD算式。

虽然现在己有许多求解电磁辐射和散射问题的高频近似方法,但实际上没有一种方法是“万能”的,每种方法都有其使用范围。例如,纵然几何绕射理论及其一致性形式能准确地计算出大多数电大尺寸辐射和散射系统的高频电磁场,但由于现在各种典型几何体的绕射系数太少,有些大尺寸复杂目标的局部构形,如飞机机身和机翼的结合部,还没有可利用的绕射系数。所以,单纯用几何绕射理论及其一致性形式不能解决所有的高频电磁辐射与散射问题。

4 结束语

数值计算技术能精确地分析电小尺寸系统,高频近似技术则适合分析电大尺寸系统。飞机上装载的天线种类繁多,建议采用2种技术混合方法分析电磁兼容问题,在处理特定电磁问题时通过有机结合取长补短,如MoM-格林函数混合方法、MoM-FD混合方法和FEM-BEM混合方法等[6]。当然,这些分析方法需要在实际工程中进一步验证。

摘要：随着机载天线的广泛应用,电磁兼容问题的分析非常重要。针对机载天线的特点,首先对机载天线电磁兼容的核心问题和主要解决途径进行了简要介绍,论述了机载天线隔离度的定义及计算方法,对常用的有限元法、物理光学、几何光学和几何绕射理论等天线电磁兼容技术分析方法进行了比较,最后结合飞机系统的具体情况提出采用混合方法分析机载天线电磁兼容技术问题。

关键词：机载天线,电磁兼容,数值计算法,有限元法,高频方法

参考文献

[1]林泽祥,兰强.天线的电磁兼容技术[J].电波科学学报,2007,22(1):170-173.

[2]林泽祥,张永库.宽带舰载收发天线的隔离[J].电子对抗,1988(2):126-128.

[3]何小祥,徐金平.改进的IPO与TEM混合法分析复杂电大腔体电磁散射[J].电波科学学报,2004,19(5):607-612.

[4]陈晨.机载天线辐射特性及耦合研究[D].西安:西北工业大学,2006.

[5]谭远洋.应用GTD、UTD方法分析飞行器天线的辐射特性[D].西安:西安电子科技大学,2004.

天线技术论文 篇8

关键词：广播电视；发射天线技术；常见故障；解决办法；传媒领域；信号接收 文献标识码：A

中图分类号：TN948 文章编号：1009-2374（2015）06-0080-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0467

近些年，随着网络技术和我国科学技术的不断发展，我国的传媒领域也得到了很大的进展，发展最为突出的就是我国广播电视行业，这主要是因为我国广播电视技术在各个领域的应用越来越广泛。在改善过程中专门提高了广播电视发射天线的技术，在信号接收方面有了明显的增强，这项技术在整个广播电视行业中都有着非常重要的地位。但是，还有很多问题存在于这项技术中，也经常有故障情况和维护问题出现，必须找到改善这些问题的对策，才能使这项技术的发展越来越好。

1 广播电视发射天线技术

广播电视发射天线技术指的就是利用专业的设备对信号进行接受和覆盖，要想完成这整个过程需要用到大量的装置。而这些装置一般包括了设置在铁塔中部的平台、信号主馈线等。通常在对其进行连接时，一般会将主馈线与调配箱进行连接，然后再与一个圆盘系统相互连通，在对圆盘与平台进行设置时，可以用多根导线对其进行连接。除此之外，还应当在这一过程当中注意，一旦有大量的地网都敷设在铁塔的底部，信号需要发射时就会在发射天线的导线上形成一种频率非常高的电流。与此同时，这股电流往往会通过平台进行处理，然后流向铁碳底部的地网中。完成这些步骤后，就实现了一个信号接收的周期，从而实现信号的覆盖。不仅仅这些，广播电视发射天线技术还包含着电流的后期处理以及信息的形成等方面的内容。

2 广播电视发射技术的维护现状

2.1 目前维护情况的管理

近几年来我国的广播电视行业不断发展，维护的管理工作也不断完善，维护技术也有了很大的提高。但是就目前的发展状况来看，在维护和管理过程中还存在许多问题和缺陷，日常的工作还暴露出管理制度不健全的情況，这些情况都造成电视发射技术得不到技术上的保障。与此同时在技术维护管理队伍中，所配用的人员水平有高有低，技术也是参差不齐。大部分技术维护管理人员往往并没有很高的自觉性，而且工作的积极性较差，这都给维护工作造成了一定的影响。由于人员的情况还经常会影响到电视的正常运行，甚至威胁到广播电视的稳定性。所以，必须要建立一套比较科学的管理制度。这套管理制度要符合当前维护人员的情况，通过完善的管理制度对维护人员的安全意识和责任性进行巩固，使整个维护人员队伍的积极性和主动性得到提高，最终使维护的管理水平有所提升。只有这样我国的广播电视传输行业才能达到“重安全、不间断、高质量、讲效益”的目标。

2.2 目前技术维护资源情况

在对广播电视发射技术进行维护的过程中需要将资源共享并且把优良的资源整合起来。而要得到更快、更好的发展，首先就应当加强合作正视竞争。根据目前的情况判断可以发现广播电视发射台相对比较独立，在合作、交流、沟通方面都还是比较缺乏。而且资源的互补性和共享性也比较弱，于是就形成了两极分化情况比较严重的现象，这使技术水平有了更大的差距。如果不找到正确的方法，那么对广播电视行业将产生很严重的影响，最终抑制广播电视行业的可持续发展。所以必须非常重视这个问题，加强技术维护过程中的合作与竞争，最终实现资源的共享，使技术维护管理水平得以提高。

3 维护中常见的故障

在广播电视行业中，发射天线技术是一项有很大影响非常重要的工作，只有这项技术稳定发展才能保证信号的接收正常。与此同时，观众所收看到的电视节目还将直接受到天线的影响，所以维护广播电视发射天线技术是非常重要的一项工作。通过目前维护工作的情况来看，广播电视发射天线技术维护时经常会出现一些故障问题严重阻碍了广播电视的发展和受众的观赏过程。只有经常性和长期性地对广播电视的天线进行检测，并且判断出天线是否存在故障，故障主要在哪个部位才能确保广播的电视的正常运行。一般而言，在检测故障时可以先对检测出的参数进行对比和计算，然后根据计算出的结果对天线的故障情况做出判断，并且在检测出常见故障后要对这些故障进行分析。

3.1 回波损耗情况

所谓天线的回拨损耗其实就是指天线输入端口的阻抗偏离标准阻抗的时候所引发的能量发射的损失。这种损耗的大小与天线的匹配是呈反比例关系的，计算出来的值越大则会使天线更加匹配，而这时在无线输入装置上出现的常见故障，对于天线信号的接收、传输以及覆盖起到举足轻重的作用。

3.2 驻波比浮动现状

对发射天线上的电流进行检测后将得到一个最大值和一个最小值，而这个最大值与这个最小值之间的比值就是广播电视中故障处理所需要的驻波比。与天线匹配时回拨的损耗情况与驻波比的情况呈现出截然相反的趋势，如果比值呈现的差异越大，那么就越难得到匹配，而比值越小将越容易匹配。它也会对一些相关的使用设备产生了一定的影响，从而造成形成障碍。

4 应对维护中出现故障的对策

上文已经对广播电视发射天线技术维护的常见问题和常见故障进行了分析，对整个发射天线技术都应当进行全面的维护。故而，根据故障问题有针对性地提出了一些解决的措施，使故障问题拥有更好的解决方法才能确保故障顺利处理，亦或者故障防范于未然。

4.1 天线的检查和维护

一般情况下对天线进行维护和检查可以从两个方面进行：一方面是挑选比较精准的设备对天线的稳定程度进行测试，并且要保证天线持续平稳；另一方面则是对一些具诸如天线调节片、桅杆等装置进行安装工作检查，将一些已经破损或者发生活动了的零件进行更换，确保装置的正常、稳定运行。

4.2 定期对铁塔进行检查

在广播电视发射天线技术中，铁塔属于非常重要的一个装置之一。这是因为电视发射的众多天线都是隐藏在市内，而铁塔装置长期在暴露在室外，所以影响它的因素非常多，比如自然气候、自然灾害都会对它产生极大的影响。只有定期对铁塔进行检查，并且保证铁塔没有受到损害，才能保证电视节目播放的稳定。在大多数情况下都是半年对铁塔进行一次检查，如果遇到了地震或者暴风雨的情况，更要对铁塔进行及时的检修并确保万无一失。在检查铁塔是具体检查的项目有下面两个方面：（1）观察铁塔形态上是否发生变化，特别是铁塔上的天线是否出现弯曲的情况；（2）在检查过程中要随时对铁塔进行固定，如果在冬季，还要经常对铁塔附近的积雪、冻冰进行清理，避免因为天气严寒造成故障。

4.3 馈管的维护和检查

在维护和检查馈管时主要从这三个方面进行：首先要对地方发射机和馈管的连接处进行检查，检查过程中要观察接口处连接是否完好，避免有接口打火等现象产生；其次，要全面了解馈管连接和变阻器的状况，仔细确定是否固定牢固，检查的细致程度要小到螺丝是否松动都要全面检查；最后要注意电缆接触的情况，为设备的安全提供保障措施。

5 结语

通过文章的全面分析，反映出广播电视发射天线技术还存在大量的故障问题，这些问题都值得相关部门进行高度的重视，并且定期对故障做好检查和维护。只有这样才能保证广播电视发射天线发挥出其最大的作用，最终使广播电视发射天线技术取得巨大的成绩，从而使社会的和谐、有序发展得到促进。

参考文献

[1] 周凤龙.落实科学发展观，推进广播电视发射台走专业化技术维护道路[J].广播电视信息，2009，（3）.

[2] 张正凯.广播电视发射天线技术维护探讨[J].科技创新导报，2013，（33）.

螺旋天线初步仿真总结 篇9

0.00-5.00-10.00-15.00-20.00XY Plot 2-5.6694Curve Info0type2-6.5349-9.1981dB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(1,2))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : SweepY1-25.00-30.00-35.00-40.00-45.000.500.751.001.25Freq [GHz]1.501.752.00 不圆度：m1-m2=0.7744

0-30-1.00-1.20-60-1.40-1.60m1m230609090-120Namem1m2PhiAngMag120271.0000-89.0000-0.9964197.0000-163.0000-1.7708-150150

增益（0.92GHz）加载线圈：

无线圈：

总结：

不圆度指标可在1dB内； 驻波和耦合是难点；

把螺旋天线内置在天线罩中，耦合增强，但对位置敏感，需要和室分天线联合调参。

fpc-induce2 good

天线变小了

反射系数（驻波）和耦合系数：940MHz 0.00XY Plot 2Curve InfodB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(1,2))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : Sweepgood-5.00-4.7591-6.2077-9.3256-10.00Y1-15.00-20.00-25.00-30.000.500.751.001.25Freq [GHz]1.501.752.00 不圆度：m1-m2=0.7444

NamePhi0AngMag-30m1m2269.0000-91.0000-2.258306-1.6085.000085.0000-1.5142-1.80-60-2.00-2.20m160m29090-120120-150150

940Mhz 端口损耗=1.2023-（-1.4088）=2.6111 dB

S11=-9.3256dB, P: 0.116799235 S21=-4.7591dB, P: 0.334264303 GAIN-REALIZEDGAIN=1-|S11|-|S21|= 0.548953998=-2.604640473 dB 吻合!

螺旋天线方向图：水平全向，和室分天线类似

IBEACON仿真结果：

1.2cm*2cm地板（2.4G）

沿y轴放置的ibeacon天线，方向图为y轴零点的面包圈。增益1.3dB。

2.大地板（2.4G）

方向图为y轴仍为零点。随着地板增大，ibeacon天线辐射偏向了地板方向，出现3个副瓣，端口匹配容易，增益增大为3.5dB。

3.室分天线+螺旋天线+IBEACON（2.4G）0.00XY Plot 1-0.0506ibeacon+antennaCurve Info-2.50dB(S(1,1))Setup1 : SweepdB(S(2,2))Setup1 : Sweep-5.00dB(S(3,3))Setup1 : SweepY1-7.50-8.4173-10.00-10.1141-12.50-15.001.501.752.002.252.50Freq [GHz]2.753.003.253.50 室分天线和ibeacon的方向图

Theta=30,60时的方向图

其中，端口1是室分天线，端口2是螺旋天线，端口3是ibeacon天线。Ibeacon方向图基本和2类似，增益有所损失。

总结：

1、Ibeacon天线会偏向相反方向辐射，且有3个明显的副瓣，最大增益和最小增益差4dB。天线尺寸小，方向图较难控制。

2、ibeacon和室分天线共地摆放，布线较为容易。若需要水平均匀方向图，则重新考虑ibeancon摆放位置、ibeacon天线形态（一定会增大尺寸）。