一種高增益水平全向天線的設計及建筑物和地面對短波天線影響的分析.pdf

1、本文結合理論分析，利用時域有限差分(FiniteDifferenceTimeDomain，F(xiàn)DTD)算法，研究了有關天線的兩個方面的問題，一是設計和優(yōu)化了一種高增益全向通信天線；二是結合數(shù)值仿真，分析了高層建筑物和地面對短波天線的影響。首先，研究了目前高增益水平全向天線的設計形式和原理，針對同軸共線天線，具體分析了該天線的場分布，并結合FDTD數(shù)值仿真，探討了影響天線輻射特性的主要因素。為了提高同軸共線天線的增益，采取了一些措施：計算天

2、線單元的長度，調(diào)整單元的間距，抑制雜波的產(chǎn)生，最終實現(xiàn)了天線的每一單元上電流分布相位相同，振幅相等，滿足在遠場疊加場強最大的條件。為了提高天線的效率，降低介電損耗，天線的每個單元采用兩端為介質(zhì)，中間為空氣的同軸線結構。利用時域有限差分算法及有限元算法(FiniteElementMethod)，對具體設計和優(yōu)化的同軸共線水平全向天線，進行了仿真。仿真結果表明，天線增益達到14dBi-15dBi之間，比原設計提高了2.5dBi左右，同時天線

3、的通信帶寬擴展到5.6GHz-5.85GHz，比同類產(chǎn)品增加了1倍，基本上滿足了設計的要求。最后，研究了高層建筑物和不同電導率的地面對短波天線的影響，探討了地面等效為良導體的條件，以魚骨天線為實例，建立了魚骨天線、高層建筑物和不同地面的FDTD仿真模型，介紹了魚骨天線振子陣列等效為細導線的建模方法和有耗地面表面阻抗邊界條件，并進行了數(shù)值仿真。然后根據(jù)仿真結果，分析了高層建筑物處于不同方位和不同距離時對短波天線輻射特性的影響，分析了不同電