短波寬帶雙環(huán)天線設(shè)計(jì)

2.1 雙環(huán)天線設(shè)計(jì)原理

根據(jù)單環(huán)天線電流分布在饋電方向上呈現(xiàn)最大分布，而在其對(duì)面180度方向上呈現(xiàn)小分布的特點(diǎn)，提出了雙環(huán)設(shè)計(jì)，將兩個(gè)相同的環(huán)天線上下兩側(cè)排放，兩個(gè)饋電點(diǎn)分別放置在0°和180°方向。工程上設(shè)計(jì)兩個(gè)環(huán)天線分別用平衡雙線進(jìn)行饋電，在環(huán)中心位置進(jìn)行交叉連接饋電，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)饋電點(diǎn)0°和180°方向排放要求。

此雙環(huán)天線的工作原理可以這樣解釋?zhuān)瑢?duì)于一個(gè)環(huán)天線其在0度方向饋電，那么其在0度方向電流分布最大，在180度電流分布最小，輻射電場(chǎng)相位正弦分布；而與此同時(shí)另外一個(gè)環(huán)的饋電位置和第一個(gè)環(huán)饋電位置對(duì)調(diào)，電流分布也同樣對(duì)調(diào)，那么在遠(yuǎn)區(qū)兩個(gè)環(huán)輻射電場(chǎng)合成后，其電流流向相同，電流相互補(bǔ)充，到達(dá)各個(gè)方向上場(chǎng)強(qiáng)幅度、相位基本相同，有效地改善了幅相不圓度。

2.2 雙環(huán)天線電氣特性

結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。雙環(huán)天線直徑Ф1000 mm，兩環(huán)上下間隔2.5cm，相對(duì)于單環(huán)天線，在方位面幅度起伏和相位起伏都較小。從仿真結(jié)果看，頻率30MHz時(shí)相位相差5.6°。

圖6 雙環(huán)天線結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，環(huán)天線的輻射電阻為（式中b為環(huán)的半徑，C為環(huán)的周長(zhǎng)），得到其輻射電阻很小。由于用作校準(zhǔn)發(fā)射天線，為了與發(fā)射機(jī)匹配，須提高輻射效率。環(huán)天線的效率為，估算得天線的效率非常低。必須設(shè)計(jì)合理適中的加載網(wǎng)絡(luò)，以提高天線的輻射效率。

雙環(huán)天線采用中心交叉饋電方式，采用4：1阻抗變換器，實(shí)現(xiàn)天線到同軸電纜平衡到不平衡端轉(zhuǎn)換。所以在中心饋電處設(shè)計(jì)多級(jí)加載網(wǎng)路，提高輻射效率，實(shí)現(xiàn)1.5MHz～30MH寬帶匹配。