对数周期偶极子天线（共5篇）
对数周期偶极子天线 篇1
0 引言
对数周期偶极子天线[1](LPD天线)是一种众所周知的结构简单、性能良好的宽频带天线。目前已在短波、超短波、微波等波段的通信、测向、搜索、电子对抗等领域得到了应用。对数周期偶极子天线组阵的使用也成为一种普遍现象,这就产生了对组阵单元间互耦性质研究的要求,文献[2]提出了对数周期天线间互耦的分析方法,文献[3]提出了对数周期偶极子天线的分析方法,本文结合这两种方法分析了对数周期偶极子天线组阵时单元间的互耦,并通过计算天线参数,验证了该方法的正确性,并得到了互耦对天线性能影响的一些结论。
1 分析方法
设对数周期偶极子天线扇形阵的阵元数为Ne,阵元振子数为N,对数周期偶极子天线集合线的特性阻抗为Z0(特性导纳Y0=1/Z0),每个对数周期偶极天线的最长振子端接阻抗ZT(ZT=Z0,YT=1/ZT)。
若阵中只有一个单元被激励,其他单元端接匹配阻抗Zc(Yc=1/Zc),此时天线的特性就是被激励单元在阵中的特性。
根据电路理论,对数周期偶极天线阵可以看作三个网络电路的并联:偶极子网络电路、集合线网络电路和馈线网络电路,如图1所示。
偶极子网络电路的电压、电流有如下关系:
式中[Ia],[Va],[Ya]分别代表偶极子网络电流列向量、电压列向量和NeN阶导纳矩阵。
同理,对于集合线网络电路有:
式中[If],[Vf],[Yf]分别代表集合线网络电流列向量、电压列向量和NeN阶导纳矩阵。
馈线网络电路有:
式中[I]c是阵中馈线的反射电流,除了对应各阵元最短振子的反射电流不为零外,其余元素均为零。[V]c,[Y]c为馈线网络电压列向量和NeN阶导纳矩阵。
由于偶极子网络电路、集合线网络电路和馈线网络电路是并联的,因此有:
式中:[I]i为对数周期偶极子天线阵的激励电流列向量,除了对应各阵元最短振子的激励电流不为零外,其他元素均为零。
利用式(1)~式(5)可得到:
式中[U]为单位矩阵。
令天线阵每个偶极子上的电流为[Iki]:
式中:Cki1,Cki2,Cki3(k=1,2,⋯,Ne,i=1,2,⋯,N)为偶极子电流系数;β为相速度;hki为偶极子一臂长。结合矩量法[4]可求出电流系数,即天线阵每个偶极子上的电流。
当求出偶极子电流[I]a后,可通过式(7)计算出阵中单元p的方向图。
天线阵的方向图可通过式(8)计算:
式中Ipi为补相后的各阵中单元的激励电流。
2 阵中单元的输入阻抗
令:
提取上式第N,2N,3N,⋯,NeN行、列构成对数周期偶极天线阵的电流电压方程,表示成Ne阶矩阵方阵:
在讨论阵中单元特性时,矩阵[I]s只有对应激励单元的元素不为零,对应端接匹配阻抗的元素为零,此时可记为。同时,导纳矩阵[Z]s-1并联上馈线网络导纳矩阵,它是Ne阶对角矩阵,在对角线上的元素对应激励单元的元素为零,其余元素为Yc,那么得到:
若考察第n个单元在阵中的特性,上式变为:
因为只有对应激励单元的元素不为零,因而得到阵中单元天线的输入阻抗为下标nn表示矩阵的第n行,第n列元素。在激励单元的传输线上,反射系数为
3 Matlab仿真结果
某扇形天线阵参数如下:工作频率为5~12 MHz,τ=0.92,σ=0.14,集合线特性阻抗为400Ω,阵元集合线端接400Ω的匹配阻抗,阵元数为3,阵元振子数为20,阵元夹角为6°。阵元排列方式如图2所示,振子平行于z轴。本文的计算是假设天线阵在自由空间中的。
当只有第2个LPD天线被激励,其他单元接200Ω匹配阻抗时,由上述方法计算得到的电流分布、方向图、驻波比为该单元在阵中的天线特性。本文给出了不考虑互耦影响和考虑互耦影响的计算结果。
图3为电流分布图,由于第1阵元、第3阵元与第2阵元对称分布,所以具有相同的电流分布。
图4中实线为不考虑互耦影响阵中单元的水平面方向图,虚线为考虑互耦影响阵中单元的水平面方向图。
表1为不考虑互耦影响和考虑互耦影响的阵中单元天线输入阻抗和驻波比。
图5为文中算法和Feco仿真软件计算的天线阵的水平面方向图,其中,实线为本文算法的结果,虚线为Feco仿真软件计算的结果,两种方法结果的一致性证明该算法的正确性。
4 结论
从上面的结算结果,可以得到以下结论:由于阵中单元互耦的影响,除了被激励阵元振子有电流分布外,其他阵元振子也有电流分布,这些电流是阵元耦合电流;由于阵中单元互耦的影响,水平面方向图变化非常明显,不仅波瓣宽度加宽,还出现了较大的旁瓣、后向波瓣,垂直面变化不大,从而天线系统的增益减小;由于阵中单元互耦的影响,阵中单元输入阻抗发生变化,频带内驻波比变化幅度增大。
参考文献
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印刷对数周期天线的设计 篇2
关键词：对数周期天线,印刷对数周期天线,馈电结构,时域有限差分法
0 引 言
对数周期天线 (LPDA) 是一种非频变超宽带天线, 它具有自相似结构, 其电性能可以在10∶1甚至更宽的频带内基本上保持不变[1,2,3,4]。一般的对数周期天线用圆柱振子做成, 其体积大, 重量重, 制作难度大, 精度有限。将对数周期天线通过现代光刻工艺制作在微带基板上, 构成所谓的印刷对数周期天线 (PLPDA) , 它具有重量轻、体积小、易于加载、制作精度高、一致性好的优点。文献[5]介绍了双层印刷对数周期天线, 它将印刷振子分别印刷在两块基板上, 通过两板中间的微带线从天线底部馈电。文献[6,7]提出了单层印刷对数周期天线结构, 并进行了实验研究。详细讨论了单层印刷对数周期天线的分析与设计方法, 并用时域有限差分方法进行分析, 理论结果与实验结果进行了比较, 两者吻合较好, 说明分析设计方法的有效性。
1 单层PLPDA结构
单层PLPDA是将辐射振子和集合线通过现代光刻腐蚀工艺分别印制在同一块微带基板的两面, 集合线是平行双线, 如图1所示。通过同轴线从天线底部馈电, 同轴线的外表皮直接焊在双线的一条导带上, 而它的内导体延伸弯曲后焊在双线的另一条导带上, 如图2所示。这种馈电方式能起到宽频带的不平衡到平衡转换, 并且阻抗转换比为1∶1。
2 单层PLPDA设计方法
印刷对数周期天线的设计是在一般对数周期天线的基础上, 考虑微带基板的影响, 对天线的参数进行适当修正得来的。因此首先简要概述一般对数天线的设计。
2.1 一般对数天线的设计
一般对数周期天线通常由空气集合线和圆柱振子组成, 其几何形状由比例因子τ和距离因子σ确定[8,9,10], 即:
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式中:Ln为第n根振子长度;dn为第n根和第n+1根振子间的距离。
根据LPDA天线增益与τ, σ关系曲线, 选择合适的τ和σ;根据工作频段, 确定阵子数目N;由式 (1) 确定振子的长度Ln, 振子的间距dn, 振子的半径ρn由式 (3) 确定:
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式中:l/ρ为振子长度半径比, 一般取为125。这样就确定了一般LPDA天线的结构, 本文选择的设计参数:工作频段为0.4～3.2 GHz, τ=0.88, σ=0.14, n=22。
2.2 单层PLPDA的参数修正
微带基板对印刷振子和印刷集合线起到介质加载的作用, 因此在一般LPDA的设计基础上, 印刷LPDA的振子长度、间隔和振子宽度要视加载情况做相应的修正。
2.2.1 印刷振子长度的修正
由于介质加载的作用, 印刷振子的谐振频率发生偏移。为了保证印刷振子仍然谐振在设计频率上, 印刷振子长度必须修正:
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式中:pn表示单层LPDA第n个印刷振子的长度修正系数, 一般情况下pn<1。长度修正系数pn采用时域有限差分法对单个振子的电磁仿真确定, 它不仅与介质加载情况有关, 还与频率 (这里以n表示) 有关。图3给出单层PLPDA振子长度修正系数随频率 (振子编号) 的变化趋势。由图3可见, 随着频率的升高 (n越大) , 振子的缩短系数呈逐渐减小的趋势。
2.2.2 印刷振子间隔的修正
由于介质加载的作用, 电磁波在部分介质集合线中的传播常数undefined为等效介电常数) , 它不同于一般空气集合线的传播常数k0。因此振子间隔必须修正:
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式中:qn表示单层LPDA第n个印刷振子的间隔修正系数, 一般情况下, qn<1。
假设PLPDA的印刷振子与相对应的LPDA圆柱振子具有相同的阻抗特性, 则只有两印刷振子间的部分介质填充集合线相移kd′n与相应圆柱振子间的空气集合线相移k0dn相等时, 即kd′n=k0dn, 一般圆柱对数周期天线的特性才与印刷对数周期天线的特性一致。故:
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2.2.3 印刷振子宽度的修正
印刷振子的宽度由式 (7) 确定:
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2.2.4 集合线宽度的确定
为了与50 Ω的同轴馈线匹配, 集合线的实际阻抗应为50 Ω, 考虑到高端非谐振振子的电容加载作用, 集合线的阻抗比50 Ω稍大, 取为65 Ω。
3 实验结果
这里给出了一个PLPDA实例。天线的设计频段为0.4～3.2 GHz, 介质基片的相对介电常数为2.5, 厚度为1.0 mm。理论分析与实际测量的驻波和方向图如图4～图6所示。
从图4～图6中可见:对于单层PLPDA, 在0.4～3.8 GHz频段内, 理论计算和实测驻波均小于2, 并且两者吻合较好;计算得到的方向图与实验测得方向图也吻合较好, 这说明对印刷LPDA天线的分析与设计是合理的。
4 结 语
本文在一般LPDA设计方法的基础上, 给出了印刷型对数周期天线的设计方法和分析方法, 还给出了PLPDA的算例。理论与实验结果表明:基于该设计方法设计的单层印刷对数周期天线具有良好的宽频带特性、驻波特性和方向图特性, 此类天线还具有重量轻、制作精度高的特点, 更重要的是由于介质板的加载作用, 可使天线长度和宽度大大缩短, 在天线尺寸受到限制的领域有应用价值。
参考文献
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宽频带小型对数周期天线的设计 篇3
自从20世纪50年代末对数周期天线问世以来,其卓越的性能使其获得广泛应用。对数周期天线作为一种结构简单、性能良好的超宽带天线,非常适用于短波通信并且可以利用一副对数周期天线覆盖整个短波波段。但在超短波和微波波段,在许多工程实践中,都有场地和架设条件限制,由于其轴向长度过长,限制了它的使用。
一般的对数周期设计方法[1,2,3,4,5,6,7,8],大都通过天线工程设计书的图表,找出最佳的天线间隔因子、比例因子。然后根据传统对数周期天线的一整套设计流程[2,3,8],把频带内的最高频率和最低频代进去,计算出天线夹角、各振子长度和间距。这样设计出的对数周期天线固然能在设计频带范围内获得增益、方向图、驻波系数,稳定性能。但由于其纵向长度往往过长,限制了其在更宽范围内的应用。如何缩短其纵向长度而又不影响其电性能是问题的关键[9],本文通过分析对数周期天线的基本原理,利用矩量法对其计算并设计出纵向长度小于1.9 m,频带范围在80～1 350 MHz,增益大于6 dB,VSWR<2.5超短波到微波波段的对数天线。
1 天线结构和基本原理
对数周期天线结构如图1所示,它是由N个平行排列的对称振子构成的,其结构特点是各振子的尺寸、位置与振子的序号有关,即是按照结构周期τ(或称周期率)组成的。令:
式中:n为振子的序号,n=1,2,3,…,N;d为两相邻振子的间距;l为振子的长度;R为天线的几何顶点O到振子的垂直距离,表示振子的坐标位置。
N副对称振子用一对双线传输线(通常称为集合线)进行馈电,馈源接在短振子的一端,两相邻振子交叉馈电。有时在长振子端接一短路支节或阻抗元件,用以减少电磁波在终端的反射,以改善天线特别是在低频段的电特性。由图1可见,天线的整体结构要决定周期率τ和结构角α,α为全部振子末端连线的夹角。当τ,α选定后,对数周期天线的几何结构也就确定了,因此,τ和α是两个重要的设计参数。有时为了设计上的方便,也引用另一个参数σ,σ称为间隔因子,定义为:
式中dn为两相邻振子的长度。
因此,在确定天线设计参数时,只要知道τ,α和σ中的任意两个,则天线的几何结构及其相应的电特性也就确定了。
天线馈电后,电磁能量沿集合线传输,依次对各振子激励。对某一工作频率,根据振子尺寸将天线分成三个区域[1,2,3]。接近谐振波长1/4的几个振子及集合线称为辐射区。这些振子上激励起较大的电流,近似为正弦分布向空间形成有效的辐射。从馈电点到辐射区之间的短振子区称为传输区。由于振子的电尺寸很小,输入端阻抗很大,这部分振子电流很小,辐射效应可忽略,这个区域主要起传输电磁能量的作用。在传输区内的集合线上,沿线分布的电压振幅基本上为一常数,而其相位却沿波的传播方向连续的滞后。波沿集合线传播时,基本上为行波工作状态。长度稍大于或很大于谐振长度的那部分长振子及其相应的集合线成为未激励区。未激励区的存在,主要是由于沿集合线传输的电磁能量被辐射区有效地“吸收”了。致使超过辐射区后,振子上的电流边迅速减少到可以忽略不计的程度,因而它对远场的贡献是微不足道的,故未激励区也称死区。但该区域的存在减弱了终端反射效应,这一点对非频变天线是很重要的。
2 矩量法分析
根据天线的结构可将其等效为天线阵网络和集合线网络的并联[10]。天线阵网络为:
集合线网络方程为:
由于并联因而有:
而:
所以:
式中:C,S为单位转置矩阵。ZA由振子的自阻抗和互阻抗组成,可由感应电动势和矩量法求得。采用矩量法中的伽略金(Galerkin)-点选配法建立阻抗矩阵。振子电流基采用正弦分段函数。[Yl]为集合传输线导纳矩阵,可由传输线理论求得。
由于对数周期天线仅在端口N处提供激励源,并设该源为单位电流源,即
3 工程应用
由上述方法分析计算可得天线特性:间隔因子较大(张角较小)时,天线的纵向长度大、增益高、天线的驻波较小;间隔因子变小(张角变大)时,天线的纵向长度减小、增益降低、天线的驻波变大。所以如何达到平衡是设计的关键。经过优化[11],照顾尺寸大小和电气指标设计如下:确定比例因子为τ=0.88,间隔因子σ=0.055,张角α=57.22°,振子为28对,天线纵向长度为1.774 m。由于天线的频带范围非常宽,从超短波跨越到微波波段,所以集合线的间距必须渐变才能使集合线耦合到最佳状态,从结构设计难度和实用上考虑,采用片状集合线比较合适。集合线特性阻抗需用公式
通过理论计算方向图如图3,图4所示。
天线的驻波和增益理论计算值和实际计算值如图5,图6所示。
由天线的实际测试结果和仿真结果可以看出,本天线完全符合设计要求,设计是成功的。
4 结 论
传统设计的对数周期天线纵向尺寸大,限制了它的应用。本文通过适当减小天线的间隔因子,通过优化设计获得一组最优的设计参数,在跨频带范围内驻波小、方向图不分裂、增益高、纵向尺寸大大缩小,满足了工程实际要求。由天线的实际测试结果和仿真结果看出,本天线是完全符合设计要求的,经用户反馈,在2008年北京奥体中心使用效果非常好。
摘要：对数周期天线是结构简单,性能优良的超宽频带天线。利用一副对数周期天线可以覆盖整个短波波段,广泛应用于短波通信中。在超短波和微波波段,在解决好其纵向长度后,对数周期天线实际应用也很广泛。通过分析对数周期天线的基本原理,利用矩量法(伽略金)对其分析计算,结合工程实际要求,设计出一副在超短波到微波波段符合一定技术指标的小型化对数周期天线。测试结果表明,该天线在设计频带内、增益高、尺寸小、结构简单、符合工程设计要求。
关键词：对数周期天线,矩量法,超短波,微波,小型化
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斜架设对数周期天线幕成型分析 篇4
关键词：实用,结构分析,成型计算
短波斜架设对数周期天线是驻波宽带天线, 理论上可做到非常宽的带宽。本文讨论一种工程实用的结构计算方法。选取合适的坐标点, 确定x, y, z坐标, 初设振子垂度确定水平拉力, 成型分析应用MATLAB语言修正数据, 最终得到确切的值。
1 确立坐标系
一般选取高塔端两边塔地面投影连线中点为坐标原点O, x轴, y轴和z轴, 如图1所示。
2 计算振子水平拉力值
各振子在垂直投影面上均与集合线形成一角度, 而集合线两端又是挂在支撑结构上, 导致集合线成为振子自重的承重件之一, 又天线幕对集合线是对称结构, 故集合线只会在z方向存在垂度。
因为振子水平拉力的大小与振子垂度有关, 故在此假设振子的垂度值来确定振子水平拉力。
为此, 假定振子初设垂度数值时, 综合考量振子自身的拉力要求和天线成型的外观要求, 就是说所有振子的垂度相差不能太大, 所以技术人员可以依据振子的初设垂度值来求的振子的水平拉力初值, 进一步调整部分数值满足天线幕的成形要求, 以满足天线结构技术指标。
根据前苏联著作小垂度柔索理论[1], 可知受到均布载荷并且相应支座处于不同水平面上时, 此条件下振子的水平拉力值和振子的垂度值之间的公式关系如下:
式中:q是已考虑振子倾斜度的单位重量值。
式中:q1为振子上承受的均布载荷。
经推导得出:
柔索长度公式为:
只有当α角较小值时, 根据上述公式才能得出可靠的结果。当α角较大时, 需要利用下面的公式得到结果。
式中:l为同一振子不同两支座挂点距离;f为假设振子的初始垂度值;H为假设振子垂度下初始值 (水平张力) 。
斜架对数周期天线振子上一般存在一部分外部作用的集中载荷, 当数值在一定范围时, 一般通过把集中载荷作用等同于均布载荷作用, 这个时候公式 (1) 仍旧确立。不过振子均布载荷相比较与集中载荷相对较小时, 不可将其等同于均布载荷, 这时按振子受集中载荷作用力分析。根据小垂度柔索理论, 受垂直均布载荷和集中载荷振子的方程:
设定振子上受一个集中载荷作用时的与其他因素的关系公式, 假设集中载荷挂点分别距振子支点为a和b, 整理并推导得出公式:
将式 (1) 、式 (7) 和式 (8) 代入式 (6) 中, 推导得出:
通过公式 (9) 可得出振子的拉力值H1。
同时有一个以上集中载荷作用的情况下, 使用柔索计算理论求值, 并代入式 (6) , 确定拉力H1。
3 边拉索力学分析
在水平方向上边拉索受到振子拉力作用, 可以等效于单根柔索同时受到多个集中载荷作用。采用力矩平衡原理对边拉索进行力学分析, 边拉索能够将各振子支撑起来, 受力均匀且成形良好。在初次计算边拉索受力时, 一般根据工程实践设定一个边拉索水平拉力经验值, 使用迭代法不停地用数值代入公式分析计算。首先把边拉索的水平方向作相应力学分析, 以此为例边拉索上任何一单元的受力图分析如图2所示。
依据力矩平衡关系公式得:
式 (10) 中, ZHi-1为i-1根振子拉力值, Mi-1和Mi依次为i-1点和i点的弯矩。
因柔索不可承受弯矩作用, 所以, 由式 (10) 可推导出:
经变换坐标后体现在总体坐标系中, 式 (11) 变为以下公式形式:
必须要说明的是, 边拉索i-1点和i点在已确定总坐标系中的x和y坐标值是xi-1, yi-1, xi, yi。此时, 可依据坐标值相互关系求解边拉索在垂直方向面上每个振子挂点处的z坐标为:
其中, 为边拉索上第i-1个悬挂点处所受的垂直力。
4 集合线力学分析
对数周期天线幕是沿着集合线左右完全对称的, 因此天线幕两边振子对集合线的y向拉力相互抵消了, 只需考虑集合线在垂直投影面的受力分析即可。结合边拉索垂直方向的受力分析。从而可得出集合线的张力和集合线上各振子挂点的z向坐标。
5 求解方法
在开始对天线幕进行分析计算前, 需要先假定一组振子集合线上和边索上的挂点位置, 初设边索水平拉力值、集合线水平拉力值、振子垂度值等计算所需参数。计算过程为利用计算出的振子拉力值对边拉索进行分析, 边拉索分析完成后在对集合线进行力学分析, 如果边拉索计算垂度值相较于初始定值偏大, 计算则需要加大边拉索拉力值, 反之减小值, 满足初设边拉索垂度范围值时停止迭代。最终得到满足需求的数据值, 从而完成全部斜架对数周期天线幕的成形分析。
6 工程实例
应用本文讨论的结构分析与计算方法, 验证一斜架设对数周期天线工程实例;振子与尾线各33对;高塔标高为20 m;两侧边杆支撑高度标高为12 m, 低塔标高为6 m;高塔到低塔的水平距离为62.5 m。振子与集合线俯仰夹角设为150°, 振子线的单位长度重量为1.06 N/m;振子线的垂度系数为1%。利用程序计算尾线组件长度, 集合线分段长度, 边索坐标值及分段长度。计算仿真图如图3所示。图3—4分别为天线幕的水平投影和三维仿真图。图中上下两边 (1) 的代表边索, 中间的 (1) 线代表振子线及尾线组件;天线幕中间 (2) 的代表集合线, 两端 (2) 的代表端索。图4中 (3) 的代表支撑铁塔。
7 结语
本文方法适合用于不等间距、大小、方向集中载荷作用下的斜架设对数周期天线幕成型计算, 应用于工程, 可以保证天线成型良好。
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对数周期偶极子天线 篇5
关键词：大功率,对数周期天线,电气参数,变化原因,解决措施
大功率的对数周期天线是国家新闻出版广电总局八七一台100千瓦短波发射机器使用的一种天线, 在具体使用中可以清楚地发现发射机器的反射功率相对较大。为了能够使发射机器和对数周期天线更好地进行匹配和运行, 提高传输效率, 增强其在具体运行中的稳定性, 以确保广播在具体作业中能够安全播出, 笔者对对数周期天线进行了相关测试, 并将其与天线出厂时的相关数据信息进行比对, 得出天线电气参数的变化原因, 并根据其变化原因拟定针对性的天线改造措施。
1 对数周期天线的工作原理
对数周期天线的结构较为简单, 其具备频带较宽的特点, 因此在实际应用中得到广泛的使用, 天线的特性根据频率的变化对对数周期产生一定的影响。然而, 在谐振频率运行期间, 天线的特性是根据其变化进行波动的。当天线被特定情况激励时, 会在集合线上产生TEM型号的传输波, 从天线微端向天线顶端方向发出辐射, 这部分的波长接近于/的偶极子与其连接的集合县被称之为作用区域, 对对数周期天线的辐射起到决定性的作用。在作用区域之前是一些短于/的偶极子, 从集合上的耦合能量较小, 对于天线的辐射作用不大, 但是其作为集合线中的电容负荷对于天线的输入阻抗以及明确天线的耦合作用区具有重要的现实作用。其所连接的集合线与这些偶极子称之为传输区, 传输波在经过作用区域后, 其能量将会减少到15d B以上, 因此, 在经过作用区后相对于/较长的偶极子将不会对天线辐射造成一定的影响, 这些较长偶极子所在的区域则被称之为非作用区域, 在工作的频率较高时, 整体结构形式以及电尺寸则会仍然保持不变。对数周期天线的工作原理如图1所示。
2 大功率对数周期天线电气变化的原因
2.1 存在的原因以及对问题的分析
在具体使用过程中, 笔者清楚地发现, 天线可以在4.5~22MHz内的任意频点进行满功率工作, 但是在一些实际运行中, 出现频点与发射机不能正常匹配的情况时, 就会造成发射机的反射功率过大等现象, 严重时则会出现停机保护导致的停播情况发生。通过对查表记录的翻阅和核查, 能够发现该天线中一大部分频点在进行具体工作时, 反射功率与前期的记录值相对增大了许多, 虽然计算出的驻波小于天线在出厂时所给定的标准, 但是也在1.6~1.8之间, 对发射的效率造成影响, 也对广播工作带来了相应的安全隐患。部分频率下的发射机器入反射功率与驻波比率测量出的数据如表1所示。
对天线出现匹配不好的现象, 以及造成发射机器反射功率较大的原因分析具体如下: (1) 天线的特性阻抗在一定程度上发生了变化; (2) 跳线的特性阻抗发生了一定的变化; (3) 四阶变阻线特性阻抗发生了变化; (4) 馈线特性变阻发生了变化; (5) 由于振子只存在17对, 因此, 在此工作频率内的任意频点皆不能够处于最佳运行状态。
2.2 实施测试天线和馈线
笔者通过使用网络分析设备, 采用不同的阻抗变换器对馈线以及四阶变阻线的输入端进行了测试和分析, 通过对相应频点下的驻波比和阻抗的虚部以及实部进行测量, 并找到适合天线的四阶变阻较为适合的尺寸。笔者对4.5~22MHz之间间隔0.5MHz的任何频率以及表1中的10组频率进行相应的测量, 并选取经典的10组数据进行对比和分析。
2.3 数据的分析和结论
第一组数据是从发射机的馈线口进行测量, 在低频和高频端的某一特定频点驻波的系数出现大于2的情况时, 整个频段内的最大值已经达到2.43, 说明相对于的馈线来说, 经过四阶变阻线后的馈线传输端, 其所产生的特性阻抗没有达到规定标准值的。第二组数据与第三组数据将在馈线的尾端以及变阻线的顶端进行测量, 分别接入→变电阻和→的变电阻, 在进行2次次梁中的某些频点的驻波比系数大于2, 而且第二组的驻波比值最大为2.93, 第三组驻波比值为2.71, 可以明确表现出实际使用的四阶变阻线并没有将馈线的特性阻抗变为, 馈线的输入端的真实阻抗值则低于。第四组与第五组数据在跳线顶端进行测量, 分别接入→变电阻与→变电阻, 第六组中驻波比最大值为2.5, 第七组数据的驻波比最大值为2.1, 从以上数据可有得出集合线端的输入阻抗值是, 与天线在初始出厂时的存在一定的变化。在对传输线的长度进行忽略的情况下, 可以从上述7组数据清楚地看出, 天线其中一部分的频点驻波比较大, 发射机的反射功率变大保护的相关问题, 其主要原因是集合线输入端的阻抗值为, 与天线初始出厂时的发生一定的变化, 因此, 造成实际工作的天线与发射机的抗组值不匹配。
3 结语
通过上述的实际分析, 解决天线存在的问题, 最有效的方法是见馈线特性阻抗将改成, 这样就能够有效解决天线输入的阻抗与馈线特性阻抗存在的不匹配问题。
参考文献
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