短波寬帶雙環(huán)天線設計

2.1 雙環(huán)天線設計原理

根據單環(huán)天線電流分布在饋電方向上呈現(xiàn)最大分布，而在其對面180度方向上呈現(xiàn)小分布的特點，提出了雙環(huán)設計，將兩個相同的環(huán)天線上下兩側排放，兩個饋電點分別放置在0°和180°方向。工程上設計兩個環(huán)天線分別用平衡雙線進行饋電，在環(huán)中心位置進行交叉連接饋電，實現(xiàn)了兩個饋電點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，對于一個環(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，輻射電場相位正弦分布；而與此同時另外一個環(huán)的饋電位置和第一個環(huán)饋電位置對調，電流分布也同樣對調，那么在遠區(qū)兩個環(huán)輻射電場合成后，其電流流向相同，電流相互補充，到達各個方向上場強幅度、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

結構示意圖如下圖所示。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。從仿真結果看，頻率30MHz時相位相差5.6°。

圖6 雙環(huán)天線結構示意圖

根據經驗公式，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），得到其輻射電阻很小。由于用作校準發(fā)射天線，為了與發(fā)射機匹配，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。必須設計合理適中的加載網絡，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，實現(xiàn)天線到同軸電纜平衡到不平衡端轉換。所以在中心饋電處設計多級加載網路，提高輻射效率，實現(xiàn)1.5MHz～30MH寬帶匹配。