一种通过组合天线接收无线电信号的接收系统设计方法详解.doc
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1、一种通过组合天线接收无线电信号的接收系统设计方法详解浮标通信技术是在传统的无线通信技术的基础上发展起来的。自从应用于对潜通信后,浮标通信便开始广泛运用于各国的军事通信中。但是,目前的浮标通信基本还是采用单一的全向天线来实现电磁波的接收,由于浮标一般放置在海平面上,容易受到海浪及潮汐的干扰,很容易使天线发生旋转,有时甚至会发生侧翻或者倒置现象,而传统的全向天线又无法实现信号的可靠接收。为了避免这种现象的发生,本文提出了一种组合天线的设计方法。该组合天线包含两种天线单元:一种为鞭状天线,此天线能够接收水平场的电磁波;另一种为磁感应天线,此天线能够接收垂直电场的电磁波。通过两种天线的组合并利用选频电
2、路和高频放大电路,即可实现信号的可靠接收。1 组合天线设计1.1 鞭状天线鞭状天线又称为接地单极子天线。单极子垂直于地面,把地面假设为理想导体,地的影响可以用其镜像代替,并且仅在地面上半空间存在电磁场。单极地馈天线可以等效为偶极子天线。在浮标通信中,一般把浮标筒表面假设为理想导体。其鞭状天线模型如图1所示。鞭状天线与偶极子天线相比,其波瓣方向朝行波方向倾斜,最大辐射方向偏了25,半功率波束宽度由78减小到60。同时,与偶极子天线相比,两 种天线的上半空间方向函数和方向图相同,同时极化特性、频带特性等都相同。但是,鞭状天线的输入阻抗是偶极子天线的一半,原因主要是激励电压减半而激励电流不变。同时鞭
3、状天线的方向系数是偶极子天线的两倍,且因为场强不变而辐射功率减半,即只在半空间辐射,因此损耗电阻大,辐射效率低。鞭状天线的远场分量 E的计算式如下:本设计采用的鞭状天线长度H为30cm,接收电磁波频率为1.8MHz。经计算可得,鞭状天线的方向性为4.80左右,绝对增益能够达到6dB。通过电磁波的场强分析,此增益基本能够满足远程无线遥控系统的信号接收。1.2 磁感应天线磁感应天线又称为电小环天线,环形天线分为圆环和方环两种。本设计的电小环天线为圆环天线,且尺寸远小于波长,因此,相同面积的方环或圆环都具有相同的远场波瓣图。磁感应天线的场分量的计算式如下:与对偶极子天线相比,偶极子天线含有虚数因子,
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