小型宽带短波对数周期天线的设计

一种短波天线小型化设计方案邱景辉;吕延明;李高飞【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2011(011)011【摘要】A method for miniaturization of shortwave antennas is proposed.A miniaturized shortwave antenna which works at the band of 3-15 MHz, based on dipole antenna, with top-lumped components compound loading structure is designed, then combined multi-heical structure is chosen for optimizing. The antenna has got a size scope of 2 m ×2 m ×2 m. Simulated by the commercial software Microwave Studio(R) of CST Corporation,the total efficiency of the antenna is above -20 dB in the whole 3-15 MHz band. This antenna has got the advantages of small size, simple structure and high efficiency and so on. It is applicable in the fields of broadcasting, environment monitoring, radar detecting and so on.%本文提出了一种工作在3-15 MHz的短波天线的小型化设计方案.该天线以偶极天线为基本结构,具有顶端-集总元件的复合加载结构,并采用多螺旋组合结构进行优化.天线尺寸在2 m×2 m×2 m范围内,采用CST公司的商业软件Microwave Studio(R)仿真研究表明,该天线在工作频段内效率均高于-20 dB,具有体积小、结构简单、效率高等优点,可广泛应用在广播通信、环境监测、雷达探测等领域.【总页数】4页(P2488-2491)【作者】邱景辉;吕延明;李高飞【作者单位】哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学电子与信息工程学院,哈尔滨,150001【正文语种】中文【中图分类】TH822.3【相关文献】1.一种小型化PLL电路的设计方案 [J], 薛猛;冯占群2.小型化短波天线及其频带扩展方法 [J], 邱景辉;吕延明;陈立甲;杨彩田3.一种北斗多模兼容小型化用户机设计方案 [J], 郑银福4.探索小型化短波天线及其频带的扩展方法 [J], 杨少华5.一种小型化超宽带单极子短波天线设计 [J], 谯丹;陈星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

短波通信天线系统的优化与设计第一章引言短波通信作为一种重要的无线通信技术，在现代社会中扮演着重要角色。

短波信号可以在大范围内传输，并能克服障碍物的影响，具有抗干扰能力强的优势。

短波通信的天线系统在优化设计中起着至关重要的作用。

本文将重点探讨短波通信天线系统的优化与设计方法及其在实际应用中的意义。

第二章短波通信天线系统的基本原理短波通信天线系统的基本原理包括传输原理和天线系统原理两个方面。

传输原理主要包括调制解调、编码解码和调频等相关内容。

天线系统原理主要涉及天线的基本参数、辐射场图和天线阻抗匹配等。

第三章短波通信天线系统的优化方法3.1 天线形式的优化为了提高短波通信天线系统的性能，可以通过优化天线的形式进行改进。

例如，采用多元天线系统，能够提高天线系统的方向性和增益。

基于相控阵技术的天线系统可以实现波束的形成和指向性的调整，提高信号的传输质量。

此外，近年来，人们也开始研究应用人工智能算法来优化天线的形式，提高天线对信号的接收和发射能力。

3.2 天线位置的优化天线的位置选择对短波通信天线系统的信号传输质量有着重要影响。

合理选择天线的位置和布局，能够减少信号的传输损耗和多径效应的影响。

通过合适的方位角和仰角选择，可以将信号的传输方向调整到最有效的位置。

此外，考虑到环境因素的影响，也需要进行合理的天线高度选择，以最大限度减少天线系统对周围环境的影响。

3.3 天线参数的优化短波通信天线系统的重要参数包括增益、辐射方向图、输入阻抗等。

通过优化这些参数，可以提高天线系统的性能。

增益是衡量天线系统接收和发射能力的重要指标，可以通过改变天线的尺寸和形状来提高增益。

同时，辐射方向图的优化可以使天线系统在特定方向上具有更好的指向性，减少信号的传输损耗。

此外，更好的输入阻抗匹配能够减少信号的反射损耗和回波影响。

第四章短波通信天线系统的设计注意事项4.1 考虑频段要求短波通信天线系统的设计要根据实际应用频段的要求进行。

一种旋转对数周期天线设计旋转对数周期天线是一种用于无线通信系统的天线设计，它能够提供更广泛的覆盖范围和更高的增益，以满足日益增长的通信需求。

本文将介绍旋转对数周期天线的设计原理、特点和应用。

一、设计原理旋转对数周期天线是一种特殊结构的天线，它由许多相互垂直的单元组成。

这些单元被设置在一个旋转对数周期的曲线上，这个曲线的定义是每一段等于前一段长度的相连，并且相邻两段之间的夹角是一个常数。

这种曲线的特点是在任意一点上，曲线的切线和曲线的半径矢量构成一个恒定的夹角。

这使得天线在发射和接收信号时，能够以相同的功率和相同的效率来完成。

旋转对数周期天线的设计原理是利用曲线的这种特性来实现充分的辐射效果。

通过调整曲线的长度和角度，可以实现辐射角度的控制和增益的提升。

曲线的长度和角度的选择是根据具体的通信需求来确定的，可以通过仿真和优化来实现最佳的设计。

二、特点1. 宽频覆盖：旋转对数周期天线能够实现宽频覆盖，能够适应不同频段的通信需求，具有良好的通用性和灵活性。

2. 高增益：通过合理的设计和优化，旋转对数周期天线能够实现较高的增益，能够提供更远距离的通信连接。

3. 天线指向性：旋转对数周期天线能够实现可控的辐射角度和指向性，能够满足不同场景和需求的通信覆盖。

4. 抗干扰能力：旋转对数周期天线能够通过合理的设计和优化，实现对环境干扰和杂散信号的抑制，提高通信质量和可靠性。

5. 结构简单：旋转对数周期天线的结构相对简单，易于制造和安装，成本低廉，适合大规模应用。

三、应用旋转对数周期天线适用于各种无线通信系统的应用场景，如移动通信、卫星通信、雷达系统等。

具体应用包括但不限于以下几个方面：1. 移动通信基站：旋转对数周期天线能够实现宽频覆盖和高增益，适用于移动通信基站的覆盖和扩容。

2. 卫星通信地面站：旋转对数周期天线能够实现对地卫星链路的稳定通信，适用于卫星通信地面站的接收和发射。

3. 雷达系统：旋转对数周期天线能够实现对空间目标的高精度检测和跟踪，适用于雷达系统的天线阵列设计。

对数周期天线的详解
用对数周期结构形成的天线。

对数周期结构是由尺寸不同而形状相似的很多个单元组成的一个系统
若两副天线的几何形状相似，而尺寸相差τ倍,当工作频率也相差τ倍并且它们的辐射电阻远大于损耗电阻时,则这两副天线的电参数相同,这就是相似原理。

根据这个原理，对数周期天线的输入阻抗和方向性等电参数应按频率的对数作周期性重复,重复周期为lnτ。

在频带(f，τf)范围内，天线的电参数是有变化的，但当τ接近于1时，这种变化很小。

实验表明,即使τ不接近于1，这种变化也不大,因而对数周期天线具有很宽的频带。

对数周期天线有多种结构形式，对数周期偶极天线，简称LPD 天线,它是由多个对称振子和两根传输线导体构成。

这种天线的振子长度和位置都满足对数周期结构的要求。

振子直径对天线的辐射只起次要作用，为便于制作，可以适当放宽对数周期结构的要求。

对某一工作频率而言，对数周期天线只有一部分结构起主要的辐射作用。

以对数周期偶极天线为例，起主要辐射作用的结构是长度约等于λ/4的那几个振子，因为它们的电流比其余的大得多，这一部分振子称为有效区。

当工作频率由低到高变化时，有效区将从长振子向短振子移动。

天线的通频带的下限决定于最长的振子，上限决定于最短的振子。

在整个通频带范围内，天线的输入阻抗和方向性基本不变。

对数周期天线主要用在超短波波段，也可作为短波通信天线和中波、短波的广播发射天线。

此外，对数周期天线还可用作微波反射面天线的馈源。

由于有效区随工作频率变化而移动，在安装时须使整个工作频带内有效区与焦点的偏离都在公差的允许范围之内。

UHF低功率小型天線的設計要點●令狐文艳●前言●談天線●天線格調●天線的特性●鞭狀天線●短鞭狀天線●平面螺旋天線前言最近有幾個小型的無線電網路系統正在發展當中，比較有名氣的包括有藍芽系統(Blue-Tooth)及HomeRF等，這些都是微功率的通訊系統，自然也會大量牽涉到選用的天線系統。

另外，不論是保全或者是汽車遙控等其它民生用途，也應用到許多的微功率無線電通訊。

還有許多其它像是影音傳輸等消費性電子產品，也應用到不少的微功率無線電系統。

在這些應用當中，最為普遍的首推ISM波段(註1)的應用，因為依照國際電訊聯盟(ITU)的規範，使用ISM波段不需要申請執照，也就是該波段是屬於開放性的，因此這裡也就以ISM波段應用的天線為例子來做說明，其中使用最普遍的頻率是434MHz及916MHz(註2)。

一般開放性資料庫當中，有關UHF小型天線的資料非常有限。

對於微功率無線電通訊相關產品而言，天線的品質非常重要，因為它主宰了有效的通訊距離，因此天線的選用與設計是非常重要的。

此類產品的設計中，於天線設計方面，除了成本考量外，還必須要選對天線的種類，才能達到最好的成本/性能比。

除此之外，與發射機及接收機的匹配與調諧也非常重要，為了要有最佳的整體性能，設計者自然要懂得天線的工作原理，以及應用時的一些重要考慮因素。

本文最主要的目的是希望能夠協助此類天線的非專業設計者，能夠從有限的基本知識中，以很有效率的方式，完成最佳的天線設計。

在未進入主題之前，先以淺顯的方式來介紹早期天線發展的歷史，雖然這是以業餘無線電的眼光及角度去看的，但是早期無線電的發展與業餘無線電的發展，幾乎是可以畫上等號的，因此，這實際上也可以說是無線電天線的發展史。

一門失落的藝術-正本清源談天線如果你是一位資深的業餘無線電愛好者，那麼我想你一定也熟悉天線（Antenna）的另一個名稱，叫做Aerial，所謂Aerials就是指一條條用來發射或接收無線電訊號的長導線；當然這是指高科技人員在還沒將它們發揚光大，並稱它們為天線之前的情況。

一种分段的超短波对数周期天线设计与实验
唐金彪;李相强;崔玉国;乔小斌
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2024(47)3
【摘要】超短波的传播方式主要为视距传播,这种传播方式需要天线具有强方向性且有较高的增益。

而对数周期天线是一种超宽带、中等增益的天线,非常适用于超短波通信。

然而在超短波频段下,常规对数周期天线的长度较长,小型化程度不高。

为了实现超短波对数周期天线的小型化,提出一种分段的超短波对数周期天线的设计方案。

根据应用需求,在满足天线增益的情况下,采用分段设计缩减天线长度,同时调整集合线之间的夹角,以实现天线的阻抗匹配。

经过仿真设计,天线在30~70 MHz频段内典型增益大于8 dBi,天线的长度缩减至7 m。

采用基于无人机飞行平台的外场测试系统对天线进行实验测试,测试结果表明,天线在工作频率范围内驻波比小于1.5,测试与仿真的辐射特性基本一致。

该天线具有带宽宽、增益高、结构简单等特点,可以满足实际场景中超短波天线的需求。

【总页数】6页(P12-17)
【作者】唐金彪;李相强;崔玉国;乔小斌
【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院;中国电波传播研究所电波环境特性及模化技术重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN820-34
【相关文献】
1.超短波对数周期天线结构设计及分析
2.一种机载对数周期天线结构设计
3.一种旋转对数周期天线设计
4.一种对数周期天线的结构优化设计研究
5.一种双模式短波对数周期天线设计
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超短波对数周期天线
产品概述：
⏹该天线宽频段内辐射方向特性稳定，可根据适时电离层高度，选择通信频率，
保证通信质量。

产品特性：
⏹特别适合于中、远距离通信；可用做超短波定向发射或接收天线；辐射仰角
低、扇形辐射，增益高，后向辐射小, 前后比高。

产品概述：
⏹该天线宽频段内辐射方向特性稳定，可根据适时电离层高度，选择通信频率，
保证通信质量。

⏹特别适合于中、远距离通信；可用做超短波定向发射或接收天线；辐射仰
角低、扇形辐射，增益高，后向辐射小, 前后比高。

产品概述：
⏹该天线宽频段内辐射方向特性稳定，可根据适时电离层高度，选择通信频率，
保证通信质量。

产品特性：
⏹特别适合于中、远距离通信；可用做超短波定向发射或接收天线；辐射仰
角低、扇形辐射，增益高，后向辐射小, 前后比高。

最实用最简单的短波抗干扰天线制作短波抗干扰天线制作的实用方法有很多种，以下是其中一种简单易行的制作方法。

所需材料：
1.15到20米长的电线（最好是铜制的）
2.裸露的金属扣和螺丝
3.木材框架
4.螺丝刀和扳手
5.镀锌铁丝
步骤：
1.制作一个固定天线的木材框架，框架可以是正方形或长方形，保持稳定性即可。

2.在木材框架的顶端钻两个小孔（两个孔之间的距离越大越好），把电线的一端分别连接到孔上的金属扣和螺丝上。

3.在框架的另一侧，用电线的另一端分别连接到金属扣和螺丝上。

4.用镀锌铁丝固定电线，确保电线不会松动。

5.把电线的另一端插到无线电接收机中。

6.保持天线竖直，尽量避免与墙壁或其他金属物体接触。

使用注意事项：
1.尽量选择开阔无干扰地区使用天线，避免与电线、建筑物、电器等
产生干扰。

2.使用天线时，要保持地线的连接良好，可以将地线接到家庭配电箱
的地线上。

3.天线的长度与频率有关，根据不同的频率可以调整天线的长度，以
提高接收效果。

4.在接收调整过程中，可以调整天线的方向和角度，以获得最佳的接
收效果。

总结：
这种制作短波抗干扰天线的方法简单实用，所需材料也比较常见，容
易获取。

制作过程比较简单，即使对电器知识不了解的人也可以尝试制作。

然而，由于电线的长度和天线的方向等因素会影响接收效果，所以需要根
据实际使用情况进行调整和测试，以获得最佳的接收质量。

对数周期天线的设计改进高伟;石丹;高攸纲;陈亚洲【摘要】Log-period antenna is an antenna with simple structure and excellent performance. Through analysis of microsoft antenna, it designs a log-periodic dipole antennas, which works in 4GHz-10GHz. This antenna simulate in HFSS. The result indicates that the antenna has well direction and low side-lobe. It provides a method for the designers in theory.%对数周期天线是结构简单，性能优良的频带天线，这篇文章结合传统的对数周期偶极子天线的结构，再加上微带天线的优势，改进了一款工作频率在4GHz~10GHz的对数周期偶极子天线，计算出天线的尺寸，并在HFSS中进行仿真，仿真结果表明，在该频带范围内，天线的方向性较好，旁瓣较少，在理论上为设计者提供了一种方法。

【期刊名称】《环境技术》【年(卷),期】2014(000)0z1【总页数】3页(P202-204)【关键词】对数周期天线;微带天线;HFSS仿真【作者】高伟;石丹;高攸纲;陈亚洲【作者单位】北京邮电大学电子工程学院，北京 100876;北京邮电大学电子工程学院，北京 100876;北京邮电大学电子工程学院，北京 100876;石家庄军械工程学院，石家庄 050003【正文语种】中文【中图分类】TN821+.6对数周期天线是一种超宽带天线，结构有多种形式，其典型结构就是偶极子构成的对数周期天线，如图1所示，这种天线称为LPDA（Log Periodic Dipole Antennas）,也叫对数周期振子阵天线，由于其工作频带宽，增益高，前后比好，结构简单，成本低等众多优点，广泛应用在短波，超短波直至微波等低波段的侦察，测向，通信，电子对抗等方面，对数周期天线的一般设计流程是：找到最佳的间隔因子σ、比例因子τ，再把已知的天线设计的最高频率和最低频率，代入公式（1）（2）,计算出天线的夹角、间距和阵子长度。

一种旋转对数周期天线设计
旋转对数周期天线在广泛应用的微波通信系统中，具有卓越的性能。

它能够实现宽带特性，高增益和低波纹性能，同时能够简洁地设计出紧凑的结构。

在本文中，我们将介绍一种新颖的旋转对数周期天线设计方法，该方法适用于宽频段应用。

本文的设计方法基于倒角和削弱结构的旋转对数周期天线。

首先，我们将旋转对数周期天线分为两个部分分别分析：倒角和削弱结构。

倒角结构通过改变天线边缘的角度，能够有效地减少边缘效应并降低VSWR（驻波比）。

同时，削弱结构能够进一步提高天线的带宽和降低波纹特性。

为了实现这种设计，我们使用了一种特殊的方法，即通过增加天线的结构复杂度来改善天线性能。

我们首先在倒角结构的外部增加了一层开口式结构，在其中设置了多个斜向的带状谐振器。

这些谐振器不仅可以进一步削弱天线的边缘效应和增加带宽，还能够增加天线的增益和方向性。

最后，我们将整个天线结构进行仿真和优化，并得到了具有卓越性能的天线。

根据仿真结果，该天线能够在2-12 GHz频段实现较好的增益、波纹和带宽特性。

同时，该天线还具有紧凑的结构和优秀的方向性，能够在广泛的微波通信系统中得到应用。

总之，本文介绍了一种新颖的旋转对数周期天线设计方法，该方法基于倒角和削弱结构，并采用了增加结构复杂度的方法来改善天线性能。

通过仿真和优化，我们得到了具有卓越性能的天线，并证明了该设计方法的有效性和实用性。

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald41DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.26.041一种旋转对数周期天线设计何如龙(海军工程大学 湖北武汉 430033)摘 要：对数周期天线是能够用一副天线工作于整个短波波段并保持优良性能的宽带天线形式，主要用于中远距离通信，本文提出了一种短波旋转对数周期天线的设计方法，针对其关键设计点提出了独特见解。

之后经过样机试架试验，测试了所设计天线的关键电气指标，与理论结果进行比较，并结合天线结构设计实际进行调整修正。

调整后天线性能优异。

本文指出了此类天线的设计关键，对该种紧凑型带桁架天线工程具有参考意义。

关键词：旋转 对数周期天线 短波 桁架中图分类号：TN821 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(b)-0041-02对数周期天线是能够用一副天线工作于整个短波波段并保持优良性能的宽带天线形式，主要用于中远距离通信[1]。

由于它结构简单，频带宽，增益高，得到广泛应用[2]。

传统的对数周期天线安装好后只能对一个方向进行通信，旋转对数周期天线是在天线幕的下面安装转动伺服系统，工作时可以根据需要调整天线转到最佳通信方向。

由于旋转的特殊需求，旋转对数周期天线在电气设计中有其独特特点。

1 引言考虑结构及抗风要求，旋转对数周期天线结构尺寸必须严格控制，否则对于整个天线体的转动支撑结构带来很大的负荷，甚至不能实现。

而如果天线尺寸过小，那么天线的增益和阻抗将很难达到设计要求。

因此合理的选择天线参数将变得至关重要。

为了大幅度缩小对数周期天线的纵向长度，必须合理地分配τ与σ参数。

当τ与σ分配不合适时，天线的非频变性会遭到破坏，即使在振子全尺寸情况下都不能满足要求。

高性能的小型化对数周期天线设计思路是：首先设计出合适的 与 参数，将天线的纵向尺寸缩小至实际需要的空间，此时振子在全尺寸情况工作，必须满足电性能要求；其次，进行天线的横向尺寸缩小，将振子尺寸缩小至实际需要的空间内，一般可采用V型振子、门形振子、S形振子等缩短横向尺寸。