何國華

【摘要】 在對(duì)BPM的短波系統(tǒng)進(jìn)行分析時(shí)，不同天線的特性阻抗即振子直徑和天線的饋電方式對(duì)寬帶全向天線的指標(biāo)產(chǎn)生的影響也不同，根據(jù)研究與應(yīng)用發(fā)現(xiàn)在把此系統(tǒng)帶寬調(diào)整在5-15MHz時(shí)電壓駐波比就會(huì)小于1.5，系統(tǒng)穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】 寬帶全向天線 短波授時(shí) 應(yīng)用研究

為了保證BPM的短波授時(shí)系統(tǒng)可以不間斷的發(fā)播信號(hào)以達(dá)到理想的授時(shí)效果，用4中頻率來發(fā)播授時(shí)信號(hào)，其全向通信半徑可達(dá)3000KM，用到的天線在5-15MHZ頻段范圍內(nèi)均能良好配諧，主要形式有寬帶天線與水平角籠的天線。在發(fā)射時(shí)除了要使用可靠性高、質(zhì)量好的發(fā)射設(shè)備之外，還需注意的一個(gè)關(guān)鍵因素就是天線的技術(shù)性，在實(shí)際中就需要對(duì)短波全向天線進(jìn)行技術(shù)研究。

一、天線的形式特點(diǎn)

在目前的短波天線中主要是向?qū)拵?、全向、無“盲區(qū)”、高增益方向發(fā)展。運(yùn)用到的類型主要有：利用多頻諧振特殊的結(jié)構(gòu)，讓天線在較多頻率上實(shí)現(xiàn)諧振，以此來覆蓋較廣的頻率范圍；在天線上進(jìn)行加載負(fù)荷，改變其上的電流分布，并利用加載元件和天線自身具有的阻抗性實(shí)現(xiàn)互相匹配，展寬使用的天線頻帶；利用振子變化來把天線的阻抗降低，實(shí)現(xiàn)天線的寬帶性。具體來說，在天線上加載一定的阻抗元件，改變天線上電流的分布，從而會(huì)使天線上的部分結(jié)構(gòu)或者是發(fā)部分結(jié)構(gòu)的電流分布呈現(xiàn)出行波分布的狀態(tài)，這樣就把電流的反射電流給減小了，因而寬帶的同頻性就較好。另外，在天線上加載一定的元件實(shí)現(xiàn)與天線上的阻抗性互補(bǔ)以獲得比較穩(wěn)定的短波阻抗。使用加載方法，雖然天線獲得了較好的寬帶性，也同時(shí)減少了天線的尺寸，但確吸收了一部分電磁能量，所以無法提高天線的增益，天線效率較低。

二、短波寬帶全向天線的理論研究

首先是對(duì)天線性能的一些參數(shù)研究。對(duì)天線方向的性能研究數(shù)據(jù)主要是方向系數(shù)。在磁場分布上，天線的方向圖呈現(xiàn)出三維圖形狀態(tài)分布，而在實(shí)際中經(jīng)常使用與天線的最大輻射方向相互垂直的平面方向圖來表示天線的方向性，天線方向性的參數(shù)描述主要有副瓣電平、主瓣寬度以及前后比。其次是效率，也用來表示天線的性能參數(shù)。天線效率具體的含義是天線輻射功率和天線輸入功率的比值。另外，根據(jù)傳輸線的概念可以計(jì)算出天線輸入的阻抗值。對(duì)于在實(shí)際中有不同工作頻率的天線，其相應(yīng)的增益、駐波比以及輸入的阻抗也不相同。所以，在實(shí)際中需要注意的是天線的饋電方式，盡力使天線與饋線（傳輸線）良好匹配。短波授時(shí)系統(tǒng)寬帶全向天線是中饋的形式，不同的振子導(dǎo)線根數(shù)以及天線饋電的間距與扇面角給寬帶全向天線的增益與駐波比產(chǎn)生的影響也不同，由于在架設(shè)天線時(shí)也會(huì)受到場地的地形限制，在實(shí)際中天線的尺寸就會(huì)比原來的尺寸有縮減現(xiàn)象，這樣在天線投入到使用之后，相應(yīng)的10MHz 與15MHz的頻段可以達(dá)到發(fā)射設(shè)備的要求，而5MHz卻不能和發(fā)射設(shè)備相匹配，但是根據(jù)實(shí)際情況對(duì)天線進(jìn)行1/4的波長短截線相匹配也可以達(dá)到急用的要求。

三、短波寬帶全向天線的實(shí)現(xiàn)途徑

在短波天線中，可以采用加深振子直徑法來改善天線的特性阻抗，使天線的特性阻抗隨頻率變化的劇烈程度減小實(shí)現(xiàn)展寬頻帶。錐型天線使天線各點(diǎn)到饋電點(diǎn)的距離與直徑之比保持常數(shù)而獲得優(yōu)良款待特性。首先是雙錐形天線。所謂雙錐天線，就是對(duì)頂導(dǎo)體圓錐構(gòu)成的偶極天線。此類天線的特性是其特性阻抗值實(shí)際上取決于其自身的半錐角，而這個(gè)角度是一個(gè)數(shù)值常量，并且在半錐角變大時(shí)天線特性阻抗值也會(huì)隨之增大。因而在實(shí)際利用時(shí)，只要雙錐天線的電長度足夠長，相應(yīng)的錐角也足夠大，在實(shí)際工作中就會(huì)具較好的短波寬帶性。但是只要是在一定的頻段獲得了較好的寬帶性能，天線的尺寸都會(huì)較大。其次是盤錐天線。在實(shí)際中只要改進(jìn)普通雙錐天線就可以在一定程度上擴(kuò)展天線頻帶，而且還可以對(duì)天線實(shí)行非對(duì)稱性激勵(lì)。把雙錐天線上的錐角變大到90度，這時(shí)候上面的錐形就會(huì)變成一個(gè)圓盤，但是下面錐體角度還保持不變，但是盤尺寸與下錐體尺寸不一致，這就是對(duì)天線的非對(duì)稱激勵(lì)方式。而在這種激勵(lì)方式下就可以實(shí)現(xiàn)錐體與盤之間的阻抗互補(bǔ)，從而可以讓天線的阻抗在一定范圍內(nèi)保持平穩(wěn)和穩(wěn)定，所以，盤錐天線的寬頻帶特性非常良好。在實(shí)際中的UHF/VHF中的波段區(qū)域經(jīng)常會(huì)使用到盤錐天線結(jié)構(gòu)，在水平方向上工作的寬帶可以達(dá)到原先的5-10倍的頻程。

四、總結(jié)

綜上所述，短波寬帶的全向天線的性能較好，在近距離和中距離內(nèi)的廣播與通信領(lǐng)域都有著很廣的應(yīng)用。然而在實(shí)際中根據(jù)天線的技術(shù)指標(biāo)來改變天線的性能還可以提高系統(tǒng)工作的可靠性。另外，在短波寬帶全向天線中應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)的計(jì)算方法，還可以促進(jìn)天線工程的技術(shù)向著更加精密化的方向發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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