概述

VHF/UHF頻段廣泛應(yīng)用于民用和軍用無線電通信?！笆濉睍r(shí)期，國(guó)家加強(qiáng)了VHF/UHF無線電監(jiān)測(cè)站建設(shè)，明確了覆蓋率的指標(biāo)要求，無線電監(jiān)測(cè)天線是監(jiān)測(cè)站必不可少的組成部分，也受到更為廣泛的關(guān)注。

超短波頻段作為目前最“繁忙”的頻段，由于其頻段技術(shù)較成熟又相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，也成為非法使用或違規(guī)占用的“熱門”頻段。因此，覆蓋此頻段的監(jiān)測(cè)天線是無線電監(jiān)測(cè)中的必備工具。天線有很多種分類方式，根據(jù)天線的方向性可以將監(jiān)測(cè)天線分為定向天線和全向天線兩種。全向天線經(jīng)常采用的形式有單極子天線、偶極子天線、雙錐天線等；定向天線通常采用的形式有對(duì)數(shù)周期天線、喇叭天線、加載環(huán)天線等。

為了天線便于攜帶，減小無線電監(jiān)測(cè)工作的強(qiáng)度，天線小型化成為監(jiān)測(cè)天線的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。本文將傳統(tǒng)的天線小型化技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)天線并使用仿真軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，希望能夠?yàn)楸O(jiān)測(cè)天線的發(fā)展方向提供一些思路。

1、天線尺寸理論

天線的頻率和波長(zhǎng)有如下關(guān)系：λ=c / f?

c：電磁波在真空中的傳播速度? ? ? f：電磁波的頻率? ? ? λ：電磁波的波長(zhǎng)

2、常用的小型化技術(shù)

• 開槽：通過開槽改變電流的流向，增加電流路徑，可以將天線頻率向低擴(kuò)展。
• 彎折：將陣子的直臂彎折從而可以在不縮短電流路徑的前提下縮短陣子長(zhǎng)度。
• 分形：分形理論是非線性科學(xué)的前沿和重要分支，以不規(guī)則幾何物體為研究對(duì)象。分形最重要的特征就是自相似形和分?jǐn)?shù)維持性。將分形理論運(yùn)用于天線上，可以有效的實(shí)現(xiàn)天線小型化。
• 加載：天線的帶寬不是無限的，其中行波天線的帶寬相對(duì)于諧振天線帶寬寬很多，主要是由于天線的特征阻抗不隨頻率變化，基本保持50Ω，在天線終端電磁波被吸收，沒有反射波。加載技術(shù)正是采用這一方法，通過天線加載，將天線重點(diǎn)的電磁波吸收消耗掉，不產(chǎn)生反射波，從而拓寬天線低頻，縮短天線尺寸。

3、小型化技術(shù)在全向監(jiān)測(cè)天線的應(yīng)用

• 開槽：雙錐天線因其帶寬寬的特點(diǎn)是一款常用的監(jiān)測(cè)天線形式。下面用開槽與雙錐天線結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)天線最低工作頻率的有效減小。

仿真結(jié)果見下圖3：

從圖3︱S11︱?qū)Ρ葓D可以看出，雙錐天線開槽后再0.9GHz引入了諧振點(diǎn)，使天線的帶寬向低頻偏移。

• 分形

圖4為一普通印制板偶極子天線，圖5為同樣尺寸的Koch分形天線。如圖6所示的︱S11︱仿真結(jié)果，可見采用分形技術(shù)的天線不僅頻率向低頻移動(dòng)，而且?guī)捯蚕鄬?duì)更寬。

上文要講小型化技術(shù)在全向監(jiān)測(cè)天線上的應(yīng)用，下面主要講小型化技術(shù)在定向監(jiān)測(cè)天線的應(yīng)用。

4、小型化技術(shù)在全向監(jiān)測(cè)天線的應(yīng)用

• 彎折&加載

 

圖7為一常見印制板對(duì)數(shù)周期天線，圖8天線將圖7天線較長(zhǎng)的兩對(duì)陣子進(jìn)行折疊，最長(zhǎng)一對(duì)陣子的折疊方式又形成了電感對(duì)天線進(jìn)行加載。由圖9可以看到兩款天線的仿真結(jié)果，采用折疊加載陣子的天線明顯向低頻擴(kuò)展。

結(jié)語(yǔ)

本文將幾種常見的天線小型化技術(shù)引入監(jiān)測(cè)天線設(shè)計(jì)，并通過仿真軟件進(jìn)行仿真對(duì)比，從仿真結(jié)果可以看出，以上技術(shù)可以應(yīng)用于監(jiān)測(cè)天線并實(shí)現(xiàn)天線小型化，希望可以對(duì)以后的監(jiān)測(cè)天線改進(jìn)設(shè)計(jì)提供一些新的思路和參考。