球形偶極子輻射天線的研制與頻帶擴(kuò)展.pdf

1、電磁兼容（Electromagnetic Compatibility，EMC）領(lǐng)域所關(guān)心的頻率范圍從幾十赫茲直到幾十吉赫茲，在這么寬的頻率范圍內(nèi)做試驗(yàn)，如果天線的工作帶寬偏窄，那么覆蓋這么寬頻率范圍的天線數(shù)量將是不可接受的，所以在電磁兼容試驗(yàn)當(dāng)中使用的天線一般都是寬頻帶天線。信號(hào)源是電磁兼容性實(shí)驗(yàn)中使用最普遍的設(shè)備之一，其共同特點(diǎn)就是要求覆蓋頻率寬，并能夠滿足一定的功率強(qiáng)度要求。 球形偶極子天線就是一種新型的小型寬頻帶天線，集信

2、號(hào)源與輻射天線于一體，信號(hào)源內(nèi)置使其無(wú)需外部引線獨(dú)立工作，體積小巧，直徑僅100mm，具有很大的工程應(yīng)用價(jià)值。本課題通過(guò)對(duì)球形偶極子輻射天線的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行進(jìn)一步分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室早期的研制工作改進(jìn)了現(xiàn)有基頻30MHz的球形偶極子輻射天線，使其發(fā)射頻譜能量動(dòng)態(tài)范圍提高到了50dB以上，并研制以5MHz、100MHz為基頻的球形偶極子輻射天線，通過(guò)結(jié)構(gòu)和電路方面的多項(xiàng)改進(jìn)措施，擴(kuò)展了應(yīng)用的頻帶。主要工作包括以下幾個(gè)方面： 1）查找相關(guān)

3、資料，了解國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的進(jìn)展情況，為本課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)提供參考。 2）對(duì)球形偶極子輻射天線的輻射單元（球殼）進(jìn)行HFSS仿真，確定其隨頻率變化的輸入阻抗、電壓駐波比、輻射方向圖等主要參數(shù)，為設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。 3）對(duì)天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其更加利于信號(hào)發(fā)射，同時(shí)更加方便使用和維護(hù)。包括：饋電方式由球殼的旁邊饋電改為中間饋電；電池組封裝更加對(duì)稱(chēng)；饋電路徑平滑過(guò)渡；加入充電電路等。 4）對(duì)信號(hào)源電路進(jìn)行改進(jìn)，包括：利用并聯(lián)

4、阻抗匹配提高信號(hào)源功率傳輸效率；利用高頻濾波抑制不必要的頻率能量損失；改進(jìn)布局布線提高電路板高頻性能等措施。 通過(guò)上述手段，改進(jìn)了基頻30MHz、工作頻率30MHz～1GHz球形偶極子天線的性能，發(fā)射頻譜能量動(dòng)態(tài)范圍均在50dB以上；研制了基頻5MHz、工作頻率30MHz～100MHz和基頻100MHz、工作頻率1GHz～3GHz的球形偶極子輻射天線，發(fā)射譜線能量的動(dòng)態(tài)范圍均在40dB以上，且大部分譜線動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)50dB。信號(hào)