12-对数周期天线与平面超宽带天线 天线原理
一种旋转对数周期天线设计
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。
对数周期天线
欧阳倩 20131060189 通信工程
1
实验六 测对数周期天线的方向图
一、实验目的
加深对方向图的理解， 了解方向图的测试方法。
二、设备
三、 方向图自动测试
1.布置示意图
室内近距离测试时，可不加放大器；
将控制电缆一头接在控制器上，一头接在转台上；
将方位电缆一头接在仪器上，一头接在转台上； 欧阳倩 20131060189 通信工程
2
将连接电缆一头接在仪器的输出口上，一头接在发射天线(螺旋天线)上；
将另一根连接电缆一头接在仪器的输入口上，一头接在转台的天线连线输入口上，转台侧面的天线连线输出口上，用连接电缆与接收天线(对数周期天线)相连。
2.仪器的设置
仪器预热30分钟后，将仪器菜单首项(频域、时域、点迹)选为点迹；
在点迹菜单下将测试用的频率2450MHz设置好；
Bθ即起始记录点，一般定为270°；
△θ即每隔多少度记一点，一般定为1°；
N△θ即终止记录点一般为360°，即记录时由270°经过0°、90°、180°，再到270°一共361点。
仪器己按上标准作法设置好了，一般不必改动。
3.设置参考方位
控制器置手动(MAN)，接通电源；
按控制器右转(或左)按键，将天线转到底使其限位停下； 欧阳倩 20131060189 通信工程
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左右微动使得转台停在指示灯亮的方位上，以这点为参考方位。此点习惯上为一90°(或270°)；
将待测天线的一90°(或270°)方向，对准发射天线并固定之。
4.校最大值
菜单右下角数目字即代表讯号强度，最小为000，最大为210，可用来对天线最大值，可按仪器→或←键以选择合适强度，以避免最大值饱和；
控制器置手动(MAN)，左右转动以便找到最大值。找到最大值后，按下仪器执行键。即完成了校最大值步骤，此时屏幕右下角显示测试频率值。校最大值要求并不严格，只要正负误差不超过6dB即可，仪器会自动归一。因此宽波瓣可在转动中进行校最大值。
一种分段的超短波对数周期天线设计与实验
现代电子技术Modern Electronics Technique2024年2月1日第47卷第3期Feb. 2024Vol. 47 No. 3
0 引 言
超短波是指频率为30~300 MHz的电磁波，其广泛
地应用于广播、移动通信、雷达和战术通信中[1⁃4]。超短波
的主要传播方式为视距传播，这种传播方式要求天线具
有较高方向性和增益。对数周期天线是一种经典的非频
变天线，具有结构简单、工作频带宽、增益高以及定向性好等特点[5⁃6]，广泛地应用于各种通信领域。传统的对数
周期天线设计方法已经很成熟[7⁃9]，基本是根据增益与τ
（比例因子）和σ（间距因子）的关系曲线找出最佳的τ和σ，再根据工作带宽通过公式计算出各个振子的长度与
间距。这样设计出的对数周期天线虽然能够在工作频带
内获得可观的电性能，但是天线的集合线长度往往过长，
不利于天线的实际使用[10]。在设计时需要通过优化τ和σ使天线的集合线长度满足实际的需要[11]。
国内外学者在短波、超短波以及微波波段对对数周一种分段的超短波对数周期天线设计与实验
唐金彪1， 李相强1， 崔玉国2， 乔小斌1
（1.西南交通大学 物理科学与技术学院， 四川 成都 610031；2.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， 山东 青岛 266107）
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。关键词： 超短波； 对数周期天线； 超短波天线； 分段设计； 天线测试； 地面中图分类号： TN820⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2024）03⁃0012⁃06
UWB天线的简介
超宽带及其应用
超宽带技术的最初形式为脉冲无线通信，起源于20世纪40年代，从其出现到20世纪90年代之前，UWB技术主要作为军事技术在雷达和低截获率、低侦侧率等通信设备中使用。近年来，随着微电子器件的技术和工艺的提高，UWB技术开始应用于民用领域。超宽带通信是一种不用载波，而通过对具有很陡上升和下降时间的脉冲进行调制(通常，脉冲宽度在0.20-1.5ns之间)的一种通信，也称为脉冲无线电(Impulse Radio).时域(Time Domain)或无载波(Carrier Free)通信。它具有GHz量级的带宽，并因其发射能量相当小，因此可能在不占用现在已经拥挤不堪频率资源的情况下带来一种全新的语音及数据通信方式。
超宽带要求相对带宽[4]比高出20%或者绝对带宽大于0.5GHz，其传输速率可超过100Mbps，具有这样特性的系统称为UWB系统。
图1.1 超宽带频谱图
UWB由于占有带宽达到数GHz，即使传送路径特性良好也会产生失真，但其具有以下的优点，使得UWB仍然倍受重视。
1、 抗干扰性能强：UWB采用跳时扩频信号，系统具有较大的处理增益，在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中，输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。接收时将信号能量还原出来，在解扩过程中产生扩频增益，因此，在同等码速条件下，UWB具有更强的抗干扰性。
2、 传输速率高：UWB的数据速率可以达到几十Mbps到几百Mbps.
3、 带宽极宽：UWB使用的带宽在1GHz以上。超宽带系统容量大，并目可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
4、 消耗电能小：通常情况下，尤线通信系统在通信时需要联系发剔载波，因此，要消耗一定电能。而UWB不使用载波，只是发出瞬时脉冲电波，则只在需要时才发送脉冲电波，所以消耗电能小。
5、 保密性好：UWB保密性能表现在两方面:一方面是采用跳时扩频，接收机只有己知发送端扩频码时才能解出发射数据:另一方面是系统的发射功率谱密度极低，用传统的接收机无法接收。
转动对数周期天馈线系统结构工作原
第23期2022年12月无线互联科技WirelessInternetTechnologyNo.23December,2022
作者简介:陈成辉(1981—),男,福建闽侯人,高级工程师,学士;研究方向:天馈线架设维护。转动对数周期天馈线系统结构
工作原理及运维探析
陈成辉
(国家广电总局东南广播电视维护中心,福建 福州 350107)
摘 要:大功率短波天线的大量使用有效压制了境外电台的空中渗透能力。在无法实现大范围有效渗透的情况下,境外电台改变了渗透方式,转向使用小功率电台进行不固定频率、不固定范围的多点渗透。使用传统的大功率天线能够对其进行有效覆盖,但运行成本很高。为了适应新形势,低成本、高效率地对目标区域实现精准覆盖,需要架设使用一种新型天线。转动对数周期天线拥有的高机动、宽频带、中等增益等特性能够很好地满足使用要求。文章以最新研制安装的20kW新型转动对数周期天馈线系统为例,对其系统结构、工作原理、技术参数等进行简要介绍,并且探析了日常维护经
验及故障排查解决方法。关键词:转动对数周期天馈线;工作原理;故障排查修复
0 引言 目前,大功率短波天线的大量使用,有效压制了
境外电台的空中渗透能力。在无法实现大范围有效
渗透的情况下,境外电台改变了渗透方式,转向使用
小功率电台进行不固定频率、不固定范围的多点渗
透。针对这种新的形势变化,架设使用一种能够达到
传输覆盖“精准高效”的新型天线,低成本的实现对
境外电台的反渗透有着很重要的现实意义。转动对
数周期天线拥有高机动、宽频带、中等增益等特性,使其作为中远程短波信号发射载体,能够很好地满足使
用要求。1 转动对数周期天馈线系统结构 从结构上总体可以将天馈线系统分成支撑结构及
电气结构两部分(见图1)。支撑结构主要由塔桅、旋
转平台及其控制系统、天线桁架及其绝缘构件等组成。电气结构主要由旋转关节、50Ω同轴传输电缆、不平
衡/平衡转换器、集合线以及按照结构周期率平行排列
的对称振子阵列等组成。
对数周期偶极天线
LPDA综述与设计
摘要：本文主要对对数周期天线的国内外发展现状进行了简单总结，主要是从分析方法上进行了阐述。在这基础上设计了一个工作于470MHz~890MHz频带、增益为不小于9dB的
对数周期振子天线（LPDA）。 1.对数周期振子天线(CPLD)国内外研究现状综述
对数周期天线是非频变天线的一种类型，是由V.H.Rusmey[1]在1957年提出的。它根
据“相似”的概念构成，即当天线按照某一特定的比 例因子τ变换后，仍然为其原来的
结构。天线的特性随频率的对数作周期变化，只要在一周期内天线性能指标变化很小，就
有可能达到非频变天线的基本要求。而且，不同于等角螺线天线是一种结构连续的自相似
结构，对数周期天线是一种离散的自相似结构。目前，对数周期天线已成功地应用于10:1
或15:1的频程范围。
对数周期天线(LPA,Log-Periodic Antenna)由图1所示的蝴蝶结天线演变而成，蝴蝶结
天线是由无限长双圆锥天线发展而成的，在垂直于天线平面方向上具有双向辐射的性能，辐射线极化波。但由于径向电流在天线末端突然中止，因此它具有有限的带宽。
图1蝴蝶结天线 图2平面齿对数周期天线对蝴蝶结天线进行改进，按照自补偿原理和周期性结构的特点，就构成了如图2的平
面齿对数周期天线，它具有宽频带特性。图中，除了齿以外它相似于蝴蝶结天线，齿的分
布是按照等角螺旋线设计的。
对数周期天线的结构形式很多，臂可以由金属片或线制成，齿可以是三角形或梯形等。
为获得单方向性，可以将两臂以一定角度对折成V形。从结构观点来看，希望齿形天线的
齿做成直的。图3及图4是两种常见的形式，图3是将图2的弯齿拉直，称为对数周期梯
形天线；而图4是将图3的板面改成导线（通常是为了减轻重量）。它们都是双向辐射的，
即在垂直于板面的前后两方有最大辐射。
图3 对数周期梯形天线 图4导线对数周期天线60年代对数周期天线有了新的发展，提出了对数周期振子天线(LOG-PERIODIC
超宽带天线的研究报告
超宽带天线的研究报告
一、引言
在当今无线通信领域，超宽带技术因其具有高速率、低功耗、高精度定位等优势而备受关注。而超宽带天线作为超宽带系统的关键组成部分，其性能的优劣直接影响着整个系统的通信质量和效率。因此，对超宽带天线的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、超宽带天线的基本原理
超宽带天线是指能够在很宽的频带上工作的天线，其相对带宽通常大于 20%。超宽带天线的工作原理基于电磁波的辐射和接收，通过天线结构的设计和优化，实现对宽频带内电磁波的有效辐射和接收。
超宽带天线的主要性能指标包括带宽、增益、方向性、阻抗匹配等。带宽是衡量超宽带天线性能的关键指标，它决定了天线能够工作的频率范围。增益表示天线在特定方向上辐射或接收电磁波的能力，方向性则描述了天线辐射或接收电磁波的方向性特征，阻抗匹配则影响着天线与传输线之间的能量传输效率。
三、超宽带天线的类型
（一）单极子天线 单极子天线是一种常见的超宽带天线类型，其结构简单，通常由一个垂直的金属导体构成。单极子天线具有较宽的带宽和良好的辐射特性，但方向性较差。
（二）偶极子天线
偶极子天线由两个长度相等、方向相反的金属导体组成。它在超宽带应用中具有较好的性能，但其尺寸相对较大。
（三）平面天线
平面天线是一种结构紧凑、易于集成的超宽带天线类型，如平面单极子天线、平面偶极子天线等。平面天线具有低剖面、易于制造等优点，在无线通信设备中得到了广泛应用。
（四）缝隙天线
缝隙天线是在金属平面上开缝隙形成的天线，通过控制缝隙的形状和尺寸来实现超宽带特性。缝隙天线具有低剖面、重量轻等优点，但带宽相对较窄。
四、超宽带天线的设计方法
（一）数值计算方法
数值计算方法是超宽带天线设计中常用的方法之一，如有限元法（FEM）、时域有限差分法（FDTD）等。这些方法可以精确地模拟天线的电磁场分布和性能，但计算量较大，耗时较长。
（二）经验公式法 经验公式法是基于大量实验数据和理论分析得出的一些经验公式，通过这些公式可以快速估算天线的性能参数，为天线设计提供初步的参考。
天线基本原理
天线基本原理
天线基本原理是指利用特定的结构和材料，将电能转换为电磁波能量或者将电磁波能量转换为电能的装置。天线主要由导体构成，其长度和形状与所接收或发射的电磁波的频率密切相关。
天线的基本原理可以用以下几个方面来描述：
1. 辐射原理：在接收模式下，天线通过感应来接收电磁波，并将其转换为电信号；而在发射模式下，电信号通过天线转换为电磁波并辐射出去。
2. 感应原理：天线通过电磁感应的原理来接收电磁波。当电磁波通过天线时，产生在导体上的电势差和电流，从而实现将电磁波转化为电信号。
3. 辐射模式：天线的辐射模式取决于其结构和形状。不同结构和形状的天线在空间中会形成不同的辐射图案，这决定了其方向性、增益和频率响应等特性。
4. 驻波原理：天线长度与电磁波的波长密切相关。当天线长度与频率匹配时，电磁波将会在天线内部产生驻波，从而实现能量的传输。
5. 阻抗匹配：在天线系统中，为了最大化能量传输效率，需要实现发射源和天线之间的阻抗匹配。阻抗不匹配会导致能量反射和损失。
通过对天线的基本原理的了解，人们可以设计和优化天线以满足特定的通信需求。天线在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域中发挥着重要的作用。
天线的设计原理
天线的设计原理
天线是无线通信系统中的重要组成部分，它负责将电磁波转化为电信号或者将电信号转化为电磁波，从而实现信号的传输和接收。在无线通信领域，天线的设计原理主要包括天线的基本原理和设计过程。
天线的基本原理包括辐射原理和阻抗匹配原理。
辐射原理是指当天线处于交流电场激励下，天线会发射出电磁波，实现信号的传输。天线可以看作是一个振荡器，其特定的几何形状和结构可以使电磁能量以电磁波的形式辐射出去。辐射的电磁波具有特定的频率、振幅和相位等参数，这些参数决定了天线的性能和传输的信号质量。
阻抗匹配原理是指天线的输入阻抗应与信号源或负载的阻抗相匹配，以获得最大的能量传递效率。当阻抗不匹配时，信号在天线与信号源或负载之间的传递过程中会发生反射，导致部分能量的损失。因此，通过调整天线的参数和结构来实现阻抗匹配，可以提高信号的传输效率。
天线的设计过程主要包括几个关键步骤：目标要求分析、天线参数确定、结构选取、辐射特性分析和优化。
在目标要求分析阶段，需要明确设计的目标和要求，包括频率范围、增益、方向性、阻抗匹配等。通过分析需求，可以确定天线的基本参数和设计指标。
在参数确定阶段，需要根据目标要求和设计指标确定天线的基本参数，如频率、天线类型、极化方式等。同时，还需要考虑天线的尺寸、重量、制造材料等实际应用条件。
在结构选取阶段，需要选择适合的天线结构，如偶极子天线、螺旋天线、微带天线等。不同的天线结构具有不同的性能和应用特点，需要根据具体应用场景选择。
在辐射特性分析阶段，需要通过仿真软件或实验测试来评估天线的辐射性能，包括波束宽度、辐射方向性、辐射效率等。根据辐射特性的分析结果，可以进行参数的调整和优化。
在优化阶段，需要对天线进行参数调整和结构优化，以满足设计要求。通过迭代优化的过程，不断改进天线的性能和效率。
总体而言，天线的设计原理包括辐射原理和阻抗匹配原理。设计过程包括目标要求分析、天线参数确定、结构选取、辐射特性分析和优化。通过合理选择天线结构和优化天线参数，可以实现天线的最佳性能和传输效率。
天线设计原理
天线设计原理
天线是无线通信系统中至关重要的组成部分，它的设计原理直接影响着通信系统的性能和稳定性。本文将介绍天线设计的基本原理，包括天线的基本结构、工作原理和设计要点。
首先，天线的基本结构包括辐射器和馈电系统。辐射器是天线的主体部分，它负责将电磁波转换为空间电磁波，并与外界空间进行能量交换。馈电系统则是将无线电频率的能量传送到辐射器上，使其产生电磁波。辐射器的形状和尺寸、馈电系统的设计方式都直接影响着天线的性能。
其次，天线的工作原理是基于电磁场的辐射和接收。当天线被接收到电磁波时，其中的电磁场激发辐射器产生感应电流，从而产生感应电磁场。这个过程是天线接收信号的基本原理。而当天线被激发电流时，辐射器产生电磁场，从而将电磁波辐射到外界空间，这个过程是天线辐射信号的基本原理。
最后，天线的设计要点包括频率选择、辐射模式和阻抗匹配。频率选择是指天线要适应的工作频段，不同的频段对天线的设计有不同的要求。辐射模式是指天线在空间中的辐射特性，包括辐射方向、辐射功率分布等。阻抗匹配是指天线的输入阻抗要与馈电系统的输出阻抗匹配，以确保能量传输的有效性。
综上所述，天线的设计原理涉及到天线的结构、工作原理和设计要点。了解这些原理对于设计和优化天线至关重要，只有深入理解天线的工作原理，才能设计出性能优良的天线产品，满足不同应用场景的需求。希望本文能够帮助读者更好地理解天线设计的基本原理，并在实际应用中发挥更大的作用。