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天线是完成无线电波收发的器件,是通信系统的重要组成部分,而天线技术却是通信系统中的一项技术瓶颈。特别在完成远距离信号传输的短波通信系统中,较大的天线尺寸成为通讯系统小型化的最大障碍。与此同时,在海事、军事等特殊领域中,为进一步提升远距离通信质量,宽带化和小型化成为短波、超短波天线的重点研究方向。本文设计并制作了两款舰载宽频带天线:一种是工作在108~400MHz的超短波笼形中馈天线;另一种是工作在3~30MHz的短波双鞭底馈天线。具体内容如下:首先,本文以偶极子天线为基础,采用结构等效的设计思路,设计出一款舰载超短波笼形中馈天线,并重点完成三项优化设计任务:一是针对超短波全向天线高频端方向图裂瓣及水平面方向增益降低问题进行优化设计,提升宽带笼形天线的高频通信质量,要求水平方向平均增益大于1dBi,水平面方向最小增益大于-1dBi;二是对天线的阻抗带宽进行优化,保证频带宽度(108~400MHz)内的电压驻波比(VSWR)小于2.5;三是解决笼形天线与同轴线的不平衡馈电问题,结合天线结构特点完成阻抗匹配的设计,“扼制”有害电流,保证天线辐射能力。针对三项设计任务,利用HFSS对天线进行仿真设计,确定了笼形天线的不对称结构及最优尺寸。为满足高端方向图的优选需求,经理论研究和实测分析,引入螺旋短截线,对天线的阻抗特性和垂直面方向图进行全面优化,完成设计任务。经测试,天线在90%频带范围内驻波比(VSWR)小于2,方向图裂瓣减轻,水平面方向增益满足得到提升并满足设计要求,且水平面不圆度小于3。此外,本文顺着等效设计思路,以工作频段为3~30MHz,驻波比(VSWR)小于3,不圆度小于2dB为指标要求,开展舰载短波双鞭天线的设计工作,重点解决两项难题:一是完成小型化的结构优化;二是完成加载方案和匹配网络的设计调试,解决物理尺寸过小导致的低频带宽不足问题。综合设计指标和应用需求,对天线进行分频,由2副结构相同尺寸不同的单极双鞭天线组成,分别覆盖低频段3~9MHz和高频段9~30MHz。对高、低口天线分别进行HFSS结构优化设计,天线样机的制作和架设,重点通过加载及匹配网络的设计调试,突破低频驻波比过大的技术难题,完成设计。最后,对天线样机进行增益测试和短波电台通信试验,完成天线方向性和通信效果的验证。