一种顶加载天线的研究.pdf

维普资讯 第 24卷第 2期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．24．No．2 Mar．．2008 37 2008年 3月 ElectricPowerScienceandEngineering 一 种顶加载天线的研究 杨 斌，张卫东，崔 翔，张绍军 (华北电力大学 电气与电子工程学院，河北保定071003) 摘要：近场电场测量存在种种问题，从理论上对顶加载偶板子天线进行了分析，利用电磁场分析软件研究 天线的阻抗特性和方向图，并研究应用前置运算放大器来提高测量灵敏度，利用电路仿真软件分析了运算 放大器的增益特性，通过仿真验证了天线接入运放后电路的可行性 关键词：近场；电场；顶加载；偶极子；天线 中图分类号：TN82 文献标识码：A 所导致的引入效应根据天线的尺寸有所不同。为减 0 引 言 少误差，应考虑缩小天线尺寸，本文所采用的是偶 极子天线，该天线由两条铜线组成。另外为使天线 低压高速 电：句线通信技术 (PLC)，是一种利 上的电流分布大致均匀，使天线的电流波腹点上 用380／220V的低压电缆，传递速率 1Mbit／s以 移，进而提高天线的有效高度 h，采用顶加载电 上的数字信号的通信技术。这项技术使用户可以在 容，以使天线的输入电抗减小，做法为将两圆铜板 房间内的任意电源插座上通过 PLC调制解调器接 焊接在两偶极子天线两端，天线如图1所示。 入互联网，使现有低压配电网得到充分利用，其方 该天线可等效成顶加载垂直天线底部接地的模 便的电力上网技术也为人们所重视，而随之产生的 型。如图2所示，设铜板的对地 电容为 C口，则等 电磁辐射问题也进入人们的研究范围。由于该技术 效线段的长度h¨ 为 是使用频率范围为 1MHz-30MHz之间的短波频 吉1cot-rI赢【CO1J、 (1) 段，且电力线长度与电磁波长相当，没有采取任何 。 乙 J 屏蔽措施，同时经常处于负载不匹配的状态下，很 式中 为相位常数，a=2n2／；CO为角频率，co=2~)q 容易向外界辐射 电磁波，所以PLC网络的电磁辐 乙为垂直天线特性阻抗，乙=60lln¨一1l。 射特性成为PLC技术发展的一个关键 问题。 2r 国际上该频段所采用测量方法有电场和磁场测 量，电场天线使用鞭状天线，磁场天线一般使用带 h=5cm 静电屏蔽环形天线…。这两种天线均用于该频段远 a=O．09cm 场测量，由于PL，c网络的电磁辐射特性测量往往 r=2．5cm 会发生在近场中，如何在近场测量成为本文研究的 主要问题。本文采用电场测量，针对一种小天线测 图1 天线模型 图2 天线等效模型 量系统进行了研究。 理论分析天线的电阻很小，可忽略不计，而天 线输入电抗 为 1 理论分析 = 乙cot[a(h+h)]= cot(ah。) (2) 在近场范围内测量中，作为金属体的测量天线 式中 0= r为加顶负载后天线的等效高度。该处求 收稿 日期