简论短波宽带全向天线的应用

何国华

【摘要】 在对BPM的短波系統进行分析时，不同天线的特性阻抗即振子直径和天线的馈电方式对宽带全向天线的指标产生的影响也不同，根据研究与应用发现在把此系统带宽调整在5-15MHz时电压驻波比就会小于1.5，系统稳定。

【关键词】 宽带全向天线 短波授时 应用研究

为了保证BPM的短波授时系统可以不间断的发播信号以达到理想的授时效果，用4中频率来发播授时信号，其全向通信半径可达3000KM，用到的天线在5-15MHZ频段范围内均能良好配谐，主要形式有宽带天线与水平角笼的天线。在发射时除了要使用可靠性高、质量好的发射设备之外，还需注意的一个关键因素就是天线的技术性，在实际中就需要对短波全向天线进行技术研究。

一、天线的形式特点

在目前的短波天线中主要是向宽带、全向、无“盲区”、高增益方向发展。运用到的类型主要有：利用多频谐振特殊的结构，让天线在较多频率上实现谐振，以此来覆盖较广的频率范围；在天线上进行加载负荷，改变其上的电流分布，并利用加载元件和天线自身具有的阻抗性实现互相匹配，展宽使用的天线频带；利用振子变化来把天线的阻抗降低，实现天线的宽带性。具体来说，在天线上加载一定的阻抗元件，改变天线上电流的分布，从而会使天线上的部分结构或者是发部分结构的电流分布呈现出行波分布的状态，这样就把电流的反射电流给减小了，因而宽带的同频性就较好。另外，在天线上加载一定的元件实现与天线上的阻抗性互补以获得比较稳定的短波阻抗。使用加载方法，虽然天线获得了较好的宽带性，也同时减少了天线的尺寸，但确吸收了一部分电磁能量，所以无法提高天线的增益，天线效率较低。

二、短波宽带全向天线的理论研究

首先是对天线性能的一些参数研究。对天线方向的性能研究数据主要是方向系数。在磁场分布上，天线的方向图呈现出三维图形状态分布，而在实际中经常使用与天线的最大辐射方向相互垂直的平面方向图来表示天线的方向性，天线方向性的参数描述主要有副瓣电平、主瓣宽度以及前后比。其次是效率，也用来表示天线的性能参数。天线效率具体的含义是天线辐射功率和天线输入功率的比值。另外，根据传输线的概念可以计算出天线输入的阻抗值。对于在实际中有不同工作频率的天线，其相应的增益、驻波比以及输入的阻抗也不相同。所以，在实际中需要注意的是天线的馈电方式，尽力使天线与馈线（传输线）良好匹配。短波授时系统宽带全向天线是中馈的形式，不同的振子导线根数以及天线馈电的间距与扇面角给宽带全向天线的增益与驻波比产生的影响也不同，由于在架设天线时也会受到场地的地形限制，在实际中天线的尺寸就会比原来的尺寸有缩减现象，这样在天线投入到使用之后，相应的10MHz 与15MHz的频段可以达到发射设备的要求，而5MHz却不能和发射设备相匹配，但是根据实际情况对天线进行1/4的波长短截线相匹配也可以达到急用的要求。

三、短波宽带全向天线的实现途径

在短波天线中，可以采用加深振子直径法来改善天线的特性阻抗，使天线的特性阻抗随频率变化的剧烈程度减小实现展宽频带。锥型天线使天线各点到馈电点的距离与直径之比保持常数而获得优良款待特性。首先是双锥形天线。所谓双锥天线，就是对顶导体圆锥构成的偶极天线。此类天线的特性是其特性阻抗值实际上取决于其自身的半锥角，而这个角度是一个数值常量，并且在半锥角变大时天线特性阻抗值也会随之增大。因而在实际利用时，只要双锥天线的电长度足够长，相应的锥角也足够大，在实际工作中就会具较好的短波宽带性。但是只要是在一定的频段获得了较好的宽带性能，天线的尺寸都会较大。其次是盘锥天线。在实际中只要改进普通双锥天线就可以在一定程度上扩展天线频带，而且还可以对天线实行非对称性激励。把双锥天线上的锥角变大到90度，这时候上面的锥形就会变成一个圆盘，但是下面锥体角度还保持不变，但是盘尺寸与下锥体尺寸不一致，这就是对天线的非对称激励方式。而在这种激励方式下就可以实现锥体与盘之间的阻抗互补，从而可以让天线的阻抗在一定范围内保持平稳和稳定，所以，盘锥天线的宽频带特性非常良好。在实际中的UHF/VHF中的波段区域经常会使用到盘锥天线结构，在水平方向上工作的宽带可以达到原先的5-10倍的频程。

四、总结

综上所述，短波宽带的全向天线的性能较好，在近距离和中距离内的广播与通信领域都有着很广的应用。然而在实际中根据天线的技术指标来改变天线的性能还可以提高系统工作的可靠性。另外，在短波宽带全向天线中应用现代数据的计算方法，还可以促进天线工程的技术向着更加精密化的方向发展。

参 考 文 献

[1] 王琪，阮成礼，王洪裕. 任意锥角有限长双锥天线电磁特性的仿真研究[J]. 电波科学学报. 2009，23（19）：69-71

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