高温超导船用推进电动机的发展和现状
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高温超导电机技术的研究现状与应用前景浅析高温超导线材的性能和商业化水平自2000年以后取得重大进展,相对低温超导线材其超导转变温度和载流能力大幅提高,使高温超导应用技术取得突破,成为新世纪重大高新技术。
高温超导电机作为前沿技术已被列入我国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,加快高温超导电机的研究具有十分重要的战略意义。
高温超导电机中用高温超导线圈取代常规铜线圈,低温下具有零电阻特性,载流能力远大于铜导线,在给定空间内能产生很强的磁场,通过先进的设计可以使大容量高温超导电机体积和质量为常规电机的约1/2和1/3,具有高功率密度、高效率、低振动噪声、过载能力强、无周期热负载等优点。
在船舶电力推进、直驱风力发电、大功率电气传动、工业发电、航天发射等许多大中型电机应用领域,特别是对电机体积、质量有严格要求的船舶电力推进和直驱风力发电领域有着十分诱人的应用前景。
一、高温超导电机技术国内外研究现状1.国外研究现状国外对高温超导电机的研究十分重视,美、德、日、韩等国采取一系列措施,完善体制,增加研究经费,制定研发计划,并取得了重大的突破。
美国早在1987年就开始研究高温超导材料在电机领域应用的可能性,主要单位有美国超导公司(AMSC)、Rockwell Automation 公司、Reliance Electric公司、电力研究所(EPRI)等,美国高温超导电机研发的历程如图1所示。
2000年7月,1 000hp、3 600r/min高温超导电机研制成功。
该电机被认为是高温超导电机商业化应用的里程碑,其获得的设计经验预示着已掌握了进入大功率高温超导电机设计大门的金钥匙。
2004年,5MW、230r/min的高温超导电机的满负荷试验顺利完成。
该电机是为了建造全尺寸船用推进电机,摸索技术工艺而进行中间认证的环节。
2009年,美国超导公司36.5MW、120r/min高温超导电机(如图2所示)通过海军验收试验,该电机作为美国海军新一代电力战舰DDG1000推进电机侯选电机之一,标志着高温超导电机的发展已接近工程应用阶段。
船舶推进器市场发展现状引言船舶推进器是船舶动力系统中至关重要的组成部分,直接影响船舶的性能和效率。
随着全球航运业的快速发展,船舶推进器市场也在不断壮大。
本文将从市场规模、发展趋势和竞争态势三个方面,对船舶推进器市场的现状进行分析。
市场规模船舶推进器市场的规模正在不断增长。
据市场研究机构统计,全球船舶推进器市场在近几年内每年呈现约5%的增长率。
这主要归因于船舶产业的快速发展和全球贸易的增加。
船舶推进器市场的规模主要由新建船舶和船舶修理市场两部分组成。
新建船舶市场是船舶推进器市场的主要需求来源,而船舶修理市场则提供了长期的后续需求。
发展趋势船舶推进器市场的发展正朝着高效、环保和智能化的方向发展。
在追求更高效能的背景下,船舶推进器制造商正在推动新技术的研发,包括利用复合材料、提高推进器的可调性和性能优化等。
此外,环保方面的要求也促使船舶推进器市场发展出更加低排放和低噪音的产品,以满足严格的环境法规。
智能化也成为近年来船舶推进器市场的一个重要发展趋势,利用先进的传感器和自动控制技术,提高推进器的自适应性和操作效率。
竞争态势船舶推进器市场是一个竞争激烈的市场。
全球有多家船舶推进器制造商参与市场竞争,其中一些领先的企业包括ABB、Siemens、MAN Diesel & Turbo等。
这些企业凭借其强大的技术实力和全球化的销售网络,在市场上占据了较大的份额。
此外,船舶推进器市场还涉及到船舶设计公司、船厂和维修公司等多个环节的利益相关者。
他们通过合作关系和技术创新,共同提升船舶推进器市场的竞争力。
结论船舶推进器市场呈现出快速增长和不断创新的发展趋势。
新技术的引入、环保需求的提高和智能化的发展将进一步推动市场的发展。
船舶推进器制造商需要不断提升技术水平,提供高效、环保和智能化的产品,以满足市场的需求。
同时,建立良好的合作关系和供应链体系,加强营销和售后服务,也是船舶推进器企业在市场竞争中取得优势的关键。
高温超导技术的研究现状与应用展望在当今科技迅猛发展的时代,高温超导技术是一个备受关注的热门话题。
在科学界和工业界中,高温超导技术作为一种新型的电学材料,已经取得了极其重要的成就,并且还有着广阔的应用前景。
本文将会介绍高温超导技术的研究现状和应用展望。
一、研究现状1.1 高温超导技术的定义高温超导技术是一种特殊的超导技术,在该技术中,所谓“高温”是指超导材料的临界温度在液氮沸点以上,通常为77 Kelvin 左右。
因此,相对于常温超导技术,高温超导技术使用的冷却介质温度高出很多。
1.2 高温超导技术的发现高温超导技术是在1986年被突然发现的。
当时,密歇根大学的一组科学家发现了铜基氧化物中的一些氧化物可以表现出超导的奇异性能。
这一发现引起了全球科学界的极大关注,并引发了一系列的研究工作。
1.3 高温超导技术的优点相对于常温超导技术,高温超导技术具有很多优点。
例如:(1)高温超导材料的临界温度高,便于制备和应用;(2)高温超导材料的制备工艺相对简单;(3)高温超导材料的基底可以选用广泛的常见材料,被制备成薄膜后,与许多其他材料可以实现良好的匹配,这样可以使高温超导材料的应用范围更加广泛。
1.4 高温超导技术的研究进展自1986年高温超导技术被发现以来,科学家们一直在对高温超导材料进行研究和实验。
他们使用各种不同的实验手段来探索高温超导材料的性质和应用等方面的问题。
随着研究的深入,越来越多的高温超导材料被研制出来,并被应用在许多领域中。
例如,高温超导材料被用于磁共振成像、电子器件、能源传输和存储等领域。
此外,高温超导技术还被用于研究一些基础物理问题和天体物理学中的问题。
二、应用展望2.1 高温超导材料在电力领域的应用高温超导技术在电力领域中有着广泛的应用前景。
研究人员们已经开始着手研究高温超导材料在电力输送和存储方面的应用。
在能源传输过程中,超导材料不仅可以提高能量传输的效率,还可以降低电能损耗。
因此,高温超导技术被认为是电力传输和储存过程中的一项革新技术。
2024年船舰电力推进系统市场发展现状1. 引言船舰电力推进系统是指船舰使用电力作为主要动力源推进的系统。
传统的船舶推进方式主要使用燃油发动机,但随着环保意识的增强和新能源技术的发展,船舰电力推进系统市场正逐渐展现出巨大的发展潜力。
本文将对船舰电力推进系统市场的发展现状进行分析。
2. 市场规模与增长趋势根据市场研究公司的数据,船舰电力推进系统市场在过去几年呈现出强劲的增长态势。
随着环保法规的不断加强,船舶运输业对于环保要求的提高,以及电力技术的不断成熟,船舰电力推进系统市场预计将在未来几年持续增长。
3. 技术发展趋势船舰电力推进系统的技术发展主要包括电池技术、电动机技术和电力管理技术。
随着电池技术的突破,电池能量密度的不断提高,船舶电力推进的续航能力得到了显著提高。
同时,电动机技术的进步也使得船用电机的效率得到了提升,进一步推动了船舰电力推进系统市场的发展。
此外,电力管理技术的应用使得船舶能够更加高效地利用电力资源,进一步提升了系统性能。
4. 主要应用领域目前,船舰电力推进系统市场主要应用于商船和客船领域。
商船领域包括集装箱船、散货船、油轮等,这些船舶普遍具有较大的吨位和高能耗特点,采用船舰电力推进系统可以显著降低燃油消耗和减少污染物排放。
客船领域主要包括游轮和游船,这些船舶舒适、环保的特点对于电力推进系统的应用具有明显优势。
5. 市场竞争格局目前,船舰电力推进系统市场竞争较为激烈,主要的竞争对手包括ABB、Wärtsilä、Siemens等知名企业。
这些企业凭借自身的技术实力和品牌影响力在市场上占据一定份额。
此外,还有一些创新型企业通过不断引入新技术、降低成本等方式来争取市场份额。
6. 市场前景与挑战船舰电力推进系统市场在未来具有广阔的发展前景。
随着环保意识的提高和环保法规的不断加强,船舶运输业对于环保要求的增加将推动电力推进系统的应用进一步扩大。
另外,船舶技术的不断进步和成本的不断降低也将进一步推动市场的发展。
2024年船用电动机市场前景分析1. 引言船用电动机是船舶行业中至关重要的组成部分,其用途范围广泛,包括船舶主推进系统、辅助设备以及电力供应等。
随着环保意识的提高和对燃料效率的需求增加,船舶行业对船用电动机的需求也日益增长。
本文将对船用电动机市场的前景进行分析,为相关企业和投资者提供参考。
2. 市场概况2.1 船用电动机市场规模目前,全球船舶工业正处于快速发展阶段。
根据市场研究机构的数据,船用电动机市场规模已经超过了XX亿美元,并且预计将在未来几年持续增长。
3. 市场驱动因素3.1 环保需求的提升随着全球对环境保护意识的增强,船舶行业面临更加严格的环保要求。
船用电动机作为清洁能源的选择之一,可以有效降低油耗和碳排放,得到了政府和船舶企业的广泛关注。
3.2 船舶燃油成本上升近年来,船舶燃油成本不断攀升,给船舶运营企业带来了巨大的负担。
船用电动机的高效能特性能够降低能源消耗,减少燃油成本,因此受到了船舶运营者的青睐。
3.3 新能源技术发展新能源技术的不断发展推动了船用电动机市场的增长,例如利用太阳能、氢能等清洁能源出现在船用电动机上的应用。
这些创新技术的引入将为船舶行业的未来发展带来新的机遇。
4. 市场挑战4.1 技术难题船舶行业对船用电动机的要求非常高,包括功率密度、可靠性、耐腐蚀性等等。
为了满足这些要求,需要不断研发和改进相应的技术。
技术难题是船用电动机市场面临的重要挑战之一。
4.2 高成本船用电动机的研发和制造需要较高的成本投入。
尤其是新能源技术的应用,其成本更是较高。
企业需要在研发和生产中寻求成本降低的方法,以提高市场竞争力。
5. 市场机遇5.1 发展新能源船舶船舶行业正逐步向清洁能源方向发展,新能源船舶将成为未来的发展方向。
船用电动机作为新能源船舶的核心组件之一,其市场潜力巨大。
5.2 发展智能化技术随着人工智能和物联网技术的快速发展,船用电动机也将朝着智能化方向发展。
智能化船用电动机将能够实现自动化控制和远程监测,提高船舶的运行效率和安全性。
高温超导技术的发展现状与未来趋势随着科学技术的不断发展,高温超导技术成为了当前最炙手可热的研究领域之一。
高温超导技术的引入被认为是超导材料应用领域的重要突破,取得了许多令人瞩目的成绩。
本文将探讨高温超导技术的发展现状及未来趋势。
首先,我们来了解一下什么是高温超导技术。
传统的超导材料需要在极低的温度下才能实现超导状态。
但高温超导材料的出现改变了这一局面,不需要极低的温度即可实现超导。
这使得一系列新的应用变得可能,如电力输电系统的高效率传输和强磁场磁体的制造等。
高温超导技术的发展受益于现代材料科学和纳米技术的进步。
科学家们不断融入新材料和新制备技术,使得高温超导材料的临界温度逐渐升高。
目前,已经实现的高温超导温度记录是138K,但仍远低于室温。
因此,提高高温超导温度是未来的关键研究方向之一。
为了达到更高的超导温度,科学家们正积极探索新的材料和机制。
例如,人们发现某些具有非常规晶格结构的复合物材料表现出了良好的超导特性。
通过深入研究这类复合材料及其微观结构,科学家们可以更好地理解高温超导的机理,从而为制造更高温度的超导材料打下基础。
此外,纳米技术的发展也为高温超导技术提供了新的机遇。
通过纳米制备技术,可以在材料中引入微观缺陷和界面,从而改善超导材料的性能。
纳米尺度改变了材料的电子结构和输运特性,使高温超导材料的超导性能得到了显著提升。
因此,纳米技术将成为未来高温超导技术发展的重要方向之一。
除了材料和制备技术的改进,高温超导技术的应用领域也在不断扩展。
目前,高温超导技术已经开始应用于电力输电和储能系统。
高温超导材料具有极低的电阻和高的电流承载能力,可以大幅度提高电力输送的效率。
而在储能系统中,高温超导材料的超导电流环路可以在无损耗的情况下储存和释放电能。
此外,高温超导技术还在导航和医学领域展现出巨大潜力。
超导磁体可以产生极强的磁场,用于磁共振成像、磁别动装置和地磁导航等应用。
这些应用将为医学诊断和导航系统的精确性和可靠性提供新的可能性。
船用电动机行业分析报告及未来五至十年行业发展趋势报告一、船用电动机行业概述船用电动机是船舶动力系统的重要组成部分,广泛应用于各类船舶的推进、发电、辅助设备驱动等领域。
随着全球航运业的发展和船舶技术的不断进步,船用电动机的市场需求持续增长。
船用电动机按照不同的分类标准,可以分为直流电动机和交流电动机;按照功率大小,可分为小型、中型和大型电动机;按照用途,可分为推进电动机、发电电动机和辅助电动机等。
二、船用电动机行业现状(一)市场规模近年来,全球船用电动机市场规模保持稳定增长。
这主要得益于全球贸易的增长带动了航运业的发展,从而推动了船舶建造和船舶设备更新换代的需求。
同时,各国对于船舶环保和节能的要求不断提高,也促使船东更换更加高效节能的电动机。
(二)竞争格局目前,船用电动机市场竞争较为激烈。
国际上一些知名的制造商,如西门子、ABB 等,凭借其先进的技术和良好的品牌声誉,在高端市场占据较大份额。
而一些国内企业,通过不断的技术创新和成本控制,在中低端市场也取得了一定的竞争优势。
(三)技术发展在技术方面,船用电动机正朝着高效节能、智能化、集成化的方向发展。
高效节能的电动机能够降低船舶的运营成本,符合环保要求;智能化技术可以实现对电动机的远程监控和故障诊断,提高船舶的运行可靠性;集成化设计则可以减少设备的体积和重量,优化船舶的空间布局。
三、船用电动机行业发展的驱动因素(一)航运业的发展全球经济的增长带动了国际贸易的繁荣,从而促进了航运业的发展。
更多的船舶投入运营,需要大量的船用电动机来满足动力需求。
(二)环保法规的要求随着环保意识的增强,国际海事组织和各国政府纷纷出台严格的环保法规,要求船舶降低污染物排放。
高效节能的船用电动机能够帮助船舶减少燃油消耗,降低废气排放,符合环保要求。
(三)技术创新的推动新材料、新工艺和新的控制技术不断涌现,为船用电动机的性能提升和功能拓展提供了有力支持。
例如,永磁同步电动机由于其高效率、高功率密度等优点,在船用电动机领域的应用逐渐增多。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald96DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.08.096高温超导船用推进电动机的发展和现状徐宗刚 史丰荣(烟台工程职业技术学院 山东烟台 264006)摘 要:为了适应区域经济一体会以及经济全球化进出,着力增强区域间经贸往来,提升航运能力,减少运输费用支出,各个国家大力推动海上运输体系的组建。
推进电动机作为船舶的重要组成部分,对于船舶的运行能力、使用寿命有着十分深远的影响,文章将高温超导电机作为研究重点,结合目前国内国际船用高温超导推进电动机的开发现状,分析高温超导船用推进电动机的结构与特点,明确电动机发展趋势。
关键词:推进电动机 高温超导电机 全电化 发展中图分类号:TM359.9 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)03(b)-0096-02超导电机出现于20个世纪60年代,电机的转子主要采用低温超导线圈,但是制冷机制方面的局限使得超导电机功率无法真正满足实际的运行需求,功能方面的限制严重影响了低温超导电机的商业价值。
20世纪90年代,高温超导电机出现,其工作温度提高到了30K,这种电机重量轻,效率较高,体积较小,因此高温超导电机更加适应大功率的动力环境,尤其在大型船舶领域,高温超导电机发挥着难以估量的作用。
基于这种特点,文章全面分析高温超导船用电机的结构与特性,在此基础上,结合目前国际高温超导船用推进电动机发展的实际,对超导电机的发展趋势进行分析,为后续技术研发工作的进行提供方向性的引导。
1 船用高温超导电机的结构及特性船用高温超导电机结构复杂包括了超导转子线圈、转子支撑结构、冷却循环系统以及室温电磁屏蔽装置等结构,对超导电机结构的厘清在很大程度上明确了船用高温超导电机应用场景与技术要求,为其在实践中的科学高效应用创造了条件。
船用高温超导电机的转子可以分为突极以及隐极两种结果,高温超导的零电阻特性,因此转子线圈的电阻要控制在极低的范围内,其数值接近0.02Ω,同时为了减少船用推进剂满载以及空载两种状态下电压差异,高温超导电机需要将同步电抗控制在合理的范围内,通过这种方式,提升推动机的动力水平,弥补普通船用推进器在动力以及能源消耗方面存在的问题。
定子结构通常情况下与常规电机类似,借助于水冷模式进行必要的温度控制,除此之外使用半径更小的导体结构来控制涡旋电流,提升定子结构的稳定性[1]。
高温超导电机在冷却结构的设计过程中,采取氦气循环的方式,借助于冷却管将氦气与转子线圈进行衔接,气体降温装置不需要跟随着转子移动,而是保持一种静止,这种冷却结构大大降低了高温超导电机冷却循环系统的复杂程度,增强了冷却效果。
2 船用高温超导电机研究现状分析目前美国等国家在高温超导电机研究方面取得了突出成就,对国外研究现状的分析,为高温超导电机的发展以及技术进步创造了极为便利的条件,对于我国相关技术的进步创造了条件。
2.1 美国高温超导电机研究美国AMAC公司以及GE公司在高温超导电机研究方面一直走在前列,A M AC公司在前期技术研发的基础上,将3.65MW~5MW提升到了25M V~36.5M V,实现了对超导电机概念的界定,积累了大规模电机的设计经验。
3.65M V 高温超导电机效率为98.6%,除了具有更高的效率之外,这一超导电机体积更小,重量更轻,更易于进行控制,进而有着传统电机无法比拟的技术优势。
在研发过程中,采取Bray ton循环机制,实现了氦气的高效循环,借助于冷却循环机制,构建起一个高效的温度调控机制,为电机运行安全平稳运行营造了良好的外部环境。
2.2 欧洲高温超导电机在美国的“全电化”船舶概念的影响下,欧洲也开始了相关方面的探讨,与传统船舶相比,“全电化”船舶机动灵活以及功能可靠,在这种技术优势下,欧洲国家调整研发策略,例如德国2000年将超导高温电机的研发重点放置于EEAES环节之中,西门子公司从1999—2001年成功设计出4级、额定功率400kW高温超导同步电机,在高温超导电机结构中空心转轴以及高温转轴均由转子构成,推动力强劲,并且具有良好的冷却性能,避免了温度过高给超导电机运行状况带来不利影响[2]。
2.3 日本高温超导电机日本高温超导电机的研究开始于1989年,以70M V低温超导电机为起点,积累了深厚的技术经验,出于船舶推动机使用要求以及功能拓展的客观要求,从2007年,日本组织专业团队进行高温超导电机研究,从研究结果来看,1MV可分仓的高温超导电机设计成果,并且在技术研发过程中,运用电脑援助工程队技术研发与结构设计问题进行应对,实现了整个高温超导电机设计的科学性与高效性,避免设计过程中出现各类问题。
2.4 中国高温超导电机在高温超导材料被发明之后,基于高温超导材料的材料特性以及使用优势,我国初步进行了小型高温超导永磁电阻电动机的开发,尽管国内在超导领域取得了一些技术成就,但是在高温超导理论以及制造技术研发方面仍存在薄弱环节,导致高温超导电机难以真正的应用于实践之中。
近些年来随着国际高温超导电机研究的升温,我国也加大了相应的投入,2017年中国船舶重工集团研发成功了我国第一台1MV 高温超导电机,但是与其他先进国家相比,技术研发能力以及深耕程度仍有不足,差距较大[3]。
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald973 高温超导船用推进电动机发展趋势一带一路倡议的提出,不仅对于我国的国际地位以及国际影响力有着深远的影响,同时对于船舶技术也产生了新的要求。
为了全体增强船舶的通航能力,营造良好的航运环境,我国需要重视起高温超导船用推动机的研发工作,在总结发达国家研究现状以及技术掌握深度的情况下,积极进行高温超导电机技术深耕。
为了满足船用推进器的功率要求,控制电动机电流,从实际情况来看,电流增加的情况下,电磁场势必发生变化,呈现出增加的趋势。
基于这种情况,在进行高功率高温超导电动机的设计研发过程中,需要对提升临界电流进行全面研究,通过这种方式增强电磁场强度。
同时船用高温超导电机的绕组通常情况下采取“空心”结构,也就意味着绕组在没有铁磁辅助导线情况下,承受电磁力,电流往往越大,电磁力也就越大,基于这种关联性,在进行高温超导船推进电动机设计与优化的过程中,需要对支撑绕组进行必要的优化,并将其作为技术突破口,稳步进行高温超导船用推进电动机的优化[4]。
基于能源损耗控制的要求,在高温超导船用推进电动机研究过程中,如何控制电流损耗就成为目前各国技术人员共同关系的问题,目前来看,由于高温超导电动机的技术尚未成熟,在技术衔接方面存在着一定的问题,为了确保高温超导电动机的实用性与商业价值,需要着力进行技术优化,形成完整的技术成熟体系,构建起高效稳定的高温超导电动机运行模式。
船舶综合电力推进系统是当今世界船舶动力发展的一个趋势,综合电力推进系统将船用推进系统以及日用负载系统进行整合,形成完整性的综合电力系统[5]。
系统的综合性表现出一定模块化特点,这种模块化在很大程度上实现了高温超导电动机的可用性,在考虑到船舶应用场景的前提下,各主要国家与技术团队努力进行高温超导电动机的结构优化,确保其能够满足综合电力推进系统的使用要求,为后续船舶升级改造工作的开展创造条件,满足了经济发展的基本诉求。
4 结语高温超导船用推进电动机现状与发展趋势的分析,在很大程度上弥补了我国在高温超导船用推进电动机研究方面存在的空白,为相关技术研发以及设计工作的开展指明了方向。
对于我国船舶生产、加工技术的发展有着极为深远的影响,提升了市场竞争能力。
参考文献[1] 郑军.高温超导电机技术的研究现状与应用前景浅析[J].新材料产业,2017(8):60-65.[2] 范昕.超导技术在船舶上的应用前景[J].船电技术,2016(12):77-80.[3] 樊明龙.高温超导船舶推进电机的仿真设计[J].船舶科学技术,2017(4):16-18.[4] 华斌,周艳红,谢冰若,等.电机技术在船舰电力推进系统中的应用研究[J].微电机,2015,48(5):101-105.[5] 李锡坤.模糊神经网络在船舶电力推进系统状态保持中的应用研究[J].舰船科学技术,2016(6):31-33.(上接95页)L f =6m 不变,选取不同的分支笼天线笼圈直径,分别为d =1.6m、d =1.8m、d =2.0m、d =2.2m和d =2.4m,计算了天线的各项性能并进行比较。
计算结果表明,天线驻波比随笼圈直径d 的变化很大,笼圈直径d 越大,其驻波比越低。
当笼圈直径d 由1.6m增加至2.4m时,驻波比从4.67降低至3.27,对天馈系统的匹配程度有着明显的提升。
同样的,天线的增益等其他各项性能几乎没有任何变化。
2.3 短路分支位置L f 对天线性能的影响保持分支笼天线笼圈直径d =2m、振子导线数量n =12不变,选取不同的短路分支位置L f ,分别为L f =5.5m、L f =6m、L f =6.5m、L f =7m和L f =7.5m,计算了天线的各项性能并进行比较。
计算结果表明,短路分支位置L f 对天线的驻波比的影响很大,当L f 由5.5m变化至7.5m 时,驻波比的变化范围为3.39~4.27。
与笼圈直径d 、振子导线数量n这两项参数不同的是,短路分支位置L f 并不是越大越好或越小越好,而是在其变化范围内有一个最优值,当Lf达到该最优值时,天线的驻波比性能达到最佳。
同上,天线的增益等其他各项性能几乎不受任何影响。
2.4 综合优化设计根据上述计算结果,结合天线结构设计和实际工程实施,经过一系列的综合优化设计,最终选取笼圈直径d =2.2m、振子导线数量n =16、短路分支位置L f =6.3m。
将计算结果与常规分支笼天线进行比较,比较结果如表1所示。
比较结果表明,经优化设计,在保持天线的增益和方向图性能几乎不受影响的前提下,分支笼天线的驻波比由5.7降低至3.0,大大提高了天线与馈线、短波收发设备间的匹配程度。
不仅如此,当天线驻波比较低时,可以省去天线调谐器的介入,将天线与短波发射机直接相接,进一步提高天馈系统的辐射效率。
3 结语综上所述,我们对短波分支笼天线的优化设计分析如下:(1)振子导线数量越多,驻波比越低;(2)笼圈直径越大,驻波比越低;(3)短路分支位置存在一个最优值,当达到该最优值时,驻波比达到最佳;(4)笼圈直径、振子导线数量和短路分支位置L f 的变化,对天线的增益、水平面波束宽度和垂直面辐射仰角性能几乎没有任何影响。
在实际的分支笼天线的工程实施中,振子导线数量不可能无限多,笼圈直径也不可能无限大,而短路分支位置则是一个较为灵活,在设计和现场调试中都非常方便的参数。