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宽频带盘锥天线的研究与设计徐耀鑫
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宽频带盘锥天线的研究与设计_徐耀鑫
DOI:10.13274/j.cnki.hdzj.2011.07.022
中图分类号:TN821文献标识码:A文章编号:1009-2552(2011)07-0041-03
宽频带盘锥天线的研究与设计
徐耀鑫,斯丹燕,朱守正
(华东师范大学信息科学技术学院,上海200241)
摘要:设计了一款工作于700MHz~3GHz的宽频带盘锥天线。在参考现有文献得出盘锥初始模型的基础上,通过高频电磁场仿真软件HFSS对各参数进行参数优化仿真,最终得出最佳值。该天线在700MHz~3GHz的频段内VSWR<2,H面辐射方向图具有全向性,并最终通过仿真和实测验证了其性能。
关键词:宽带天线;盘锥天线;全向天线
Designandresearchofwidebanddisconeantenna
XUYao-xin,SIDan-yan,ZHUShou-zheng
(DepartmentofInformationScienceandTechnology,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200241,China)Abstract:Abroadbanddisconeantennaworkingat700MHzto3GHzispresentedinthedesigninthearticle.Basedontheoriginaldisconeaccordingtothereferences,theperformancesoftheantennawereoptimizedbysimulatingofthehighfrequencyelectromagneticsimulationsoftware(HFSS).Atthebandof700MHzto3GHz,VSWRareallbelow2,andthereisanomnidirectionalintheHprofile.TheantennaperformancesaresimulatedbyHFSSandtestedandverifiedinpractice.
Keywords:widebandantenna;disconeantenna;omnidirectionalantenna
0引言
近年来,随着移动通信技术的发展,对超宽带天
线的需求也越来越大,超宽带天线逐渐成为人们研
究的热点。盘锥天线不仅具有超宽带特性、近乎均
匀的角向覆盖,而且体积小(相对于双锥天线,体积
制作简单,成本低等优点。故盘锥天减小了一半),
线有非常好的发展前景。
盘锥是由双锥演变而来的。将双锥的上锥锥角
增加到180°,上锥即变成了圆盘。根据理想地面等
效原理,盘锥具有跟双锥同样的性能特性。在不降
低性能的情况下,盘锥的圆盘底板和锥体可以不做
成连续的金属面,而是由一系列金属杆来代替,这样
既可以减轻重量又可以减少风的阻力。
1分析与设计过程
1-3],根据参考文献[可大致得出盘锥的各参
数尺寸,再按需求进行一定的修改大致可得盘锥的
结构图和模型图,如图1-2所示。下面对模型中一
些重要尺寸做讨论
。图1结构图收稿日期:2011-01-07作者简介:徐耀鑫(1987-),男,硕士研究生,主要从事宽带天线的研究。
41—
从而影用金属杆会很大程度的影响到电流的分布,
响性能。而在较远处电流已经相对较小,改用金属杆既可以减轻重量减少阻力又几乎不影响电流分布。通过参数扫描仿真,如图4所示,可以得出盘锥底板体直径r在26mm时,性能在低频跟高频都较差,而大概在r=34mm以上时,改用金属杆已几乎对天线性能没多大影响。锥金属体下面的锥金属杆也是同样道理。还有锥金属杆与竖直方向夹角theta一般不易取太小,太小的话就变成振子天线,不再辐射口径场了,而且盘锥的输入阻抗也取决与锥角,只有较大的锥角才能保持输入阻抗在很宽的频带内保持基本不变,这样才能更好的与同轴匹配。而且应尽量保持锥金属杆的倾斜角度theta与锥金属体的相同,以使电流沿同一个方向流动,使电场在远场处更好的叠加。底板的总长度一般不能太小,否则起不到理想地面的作用。锥金属杆长度一般取最小频率所对应波长的四分之一。
在馈电处加介质也能很好的改善性能。增加介质套筒可以增加天线电长度,改善低频段性能,实现天线的小型化,同时由于同轴内径比较细,也起到支撑天线
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