飛機測高天線(xiàn)的設計

空間電子技術(shù)90SPACE ELECTRONIC TECHNOLOGY2010年第3期飛機測高天線(xiàn)的設計張峰于海龍(西安電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院,西安710071)摘要文章研究了微帶天線(xiàn)的設計,論述了其結構及應用,介紹了設計流程和要求,并利用HFSS設計了一個(gè)用于飛機測高的天線(xiàn),中心頻率在444MHz。仿真結果表明,所設計的微帶天線(xiàn)有較好的輻射特性,滿(mǎn)足設計要求。關(guān)鍵詞微帶天線(xiàn)HFSS10 天線(xiàn)分析阻抗匹配質(zhì)層和粘貼在其上下兩面的金屬接地板和輻射元構0引言成。輻射元的形狀可以是方形、矩形、圓形等。矩形微帶天線(xiàn)的形狀如圖1(a)所示,分析這種天線(xiàn)有各近20年來(lái),隨著(zhù)微帶理論的發(fā)展,微帶天線(xiàn)的種方法,包括較嚴格的解法和比較簡(jiǎn)單的方法”。應用日益廣泛,現在已廣泛用于100MHz ~ 50GHzMunson[2]和Dermeryd'3)的傳輸線(xiàn)模型可得出適合的無(wú)線(xiàn)電設備中。它體積小、質(zhì)量輕、低剖面,能與大多 數工程應用的結果。傳輸線(xiàn)法的基本假設是:載體(如飛行器)共形,并且除了在饋電點(diǎn)處要開(kāi)出(1)微帶片和接地板構成一段微帶傳輸線(xiàn),傳輸準引線(xiàn)孔外,不破壞載體的機械結構,這對于高速飛行TEM波,波的傳輸方向決定于饋電點(diǎn)。線(xiàn)段長(cháng)度L器特別有利。文章針對飛機測高天線(xiàn)的要求",設=λ_/2 ,λm為準TEM波的波長(cháng)。場(chǎng)在傳輸方向是計了一個(gè)中心頻率為44MHz的矩形微帶天線(xiàn),利駐波分布 ,而在其垂直方向是常數。(2)傳輸線(xiàn)的用Ansoft HFSS10進(jìn)行天線(xiàn)的設計、仿真和優(yōu)化,使兩個(gè)開(kāi)口端(始端和末端)等效為兩個(gè)輻射縫,長(cháng)為天線(xiàn)的駐波比、輸人阻抗、增益及方向圖等均滿(mǎn)足系W,寬為h,縫口徑場(chǎng)即為傳輸線(xiàn)開(kāi)口端場(chǎng)強?？p平統工作要求。面看作位于微帶片兩端的延伸面上,即是將開(kāi)口面向上折轉90° ,而開(kāi)口場(chǎng)強隨之折轉。在此假設條1微帶貼片天線(xiàn)的分析件下,矩形微帶天線(xiàn)可看成是相距二分之-波長(cháng)同相激勵并向地板以上半空間輻射的二元縫隙陣列，微帶天線(xiàn)是由一層或多層厚度遠小于波長(cháng)的介輻射場(chǎng)如圖1(b)所示。-幅射無(wú)介質(zhì)板t(a)矩形微帶天線(xiàn)(b-1)(b-2)輻射場(chǎng)圈1矩形徵帶天線(xiàn)結構中國煤化工收稿日期:2009 -02-18;修回日期:2009 -05 -04.TYHCNMHG2010年第3期張峰等:飛機測高天線(xiàn)的設計)1這里設計的飛機測高微帶天線(xiàn)采用介電常數2貼片天線(xiàn)結構和設計要求8,=4.2的樹(shù)脂,其厚度h=2.5mm,f, = 44MHz。設計中所使用的計算公式都是經(jīng)驗公式,利用HFSS微帶貼片天線(xiàn)如圖1(a)所示,其與設計有關(guān)的經(jīng)過(guò)多次優(yōu)化。當調整貼片寬度W =208. 4mm,L =參量包括:輻射元長(cháng)度L,輻射元寬度W,介質(zhì)板厚159.2mm時(shí),性能最佳,符合設計要求。飛機測高度h,介質(zhì)板的長(cháng)度LC和寬度WG等4。對矩形貼天線(xiàn)的模型如圖2所示。片微帶天線(xiàn)的設計要求,總的來(lái)說(shuō)就是要滿(mǎn)足使用從天線(xiàn)的仿真結果中可得,輸入反射系數在部門(mén)提出的技術(shù)指標。寬度W影響輻射電阻、輸人444MHz時(shí)為- 15. 85dB,滿(mǎn)足反射系數小于- 17dB阻抗以及方向函數,從而影響頻帶寬度和輻射效率。的要求,如圖3所示。輸入阻抗實(shí)部為36. 6,虛部頻帶寬度(MHz) =5. 04fh,f以CHz為單位,h為2.18 ,如圖4所示，與50 n饋電系統并不嚴格匹以mm為單位。配,但在實(shí)際應用中已經(jīng)滿(mǎn)足了要求。設計中要求W尺寸大于下式給出的值時(shí)將產(chǎn)生高次模,從VSWR小于2.5,由圖5可知,在諧振點(diǎn)處駐波比為而引起場(chǎng)的畸變[5.6]:1.38 ,完全符合要求。從天線(xiàn)的三維輻射方向圖中W?w.== (81H)-1n w