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随着电子技术的发展,系统对外部电磁环境的适应性受到了越来越多的关注。《GJB1389A-2005系统电磁兼容性要求》中给出了各种武器系统应该能够承受的外部电磁环境的电场场强的限值.本课题所设计的300MHz~2GHz的双锥天线正是为了检测各种武器系统的电磁环境。
本文首先对双锥天线的输入阻抗进行了探讨,以达到宽频带内的匹配。从无限长双锥天线的输入阻抗入手,得出了有限长双锥天线的隐式表达式.其次,使用Ansoft HFSS仿真软件对天线进行建模仿真,对影响天线性能的主要参数,天线振子的长度、巴伦腔的长度等进行了仿真优化。确定天线振子的长度为89mm,巴伦腔的长度为60mm。再次,对天线的核心部分.巴伦进行了设计,并测试了巴伦的共模抑制比和电压不对称度,测试结果表明巴伦的平衡性能良好。在此基础上给出了天线的整体设计方案,完成了天线的结构设计和加工。最后,介绍了天线需要测量的相关参数,电压驻波比、增益、天线系数和方向图等。利用虚拟仪器测试软件Labview编写了天线方向图,天线系数和增益的自动测试软件,对天线的性能进行了系统测试。
测试的结果表明:天线电压驻波比总体性能在5以下。在300MHz附近,电压驻波比最大为4.65;在600 MHz附近天线达到谐振,电压驻波比为1.25,在其余频率范围内,电压驻波比波动变化,最大值小于2.1。测试结果表明,地面有无吸波材料,天线的布置高度以及天线连接杆长度等因素对天线电压驻波比基本上没有影响。天线的天线系数在20dB~60dB之间,随频率升高而增大。天线的最小天线系数发生在300MHz为21.029dB。天线在水平和垂直极化状态下得到的增益基本相同,在1.6GHz以下天线的增益在3dBi~5dBi之间。天线的方向图在1.6GHz以下,E面3dB带宽可以达到60°,而H面的3dB带宽为360°。随着频率的继续升高,天线的方向图性能开始出现恶化.而到了2GHz,制作的双锥天线尺寸是波长的数倍,天线的E面和H面均出现了副瓣。