刘 元,陈章友,吴雄斌

(武汉大学电子信息学院,湖北 武汉 430072)

0 引言

高频地波雷达监测是一种颇具潜力的海洋监测方式[1]。通常,八木天线[2]、单鞭天线[3]甚至对数周期天线[4-5]都能安装在高频地波雷达上作为发射天线使用。天线工作的频率范围为短波段(3～30 MHz),相应的天线高度较高,海边多风,地形起伏大。这使得天线及地网架设变得不易。为了让高频地波雷达能全方位地对海洋环境进行监测,使搭建雷达更经济、简易,将天线电小化[6-7]以及不使用地网是十分迫切的任务。电小化是指通过小型化手段使天线的尺寸(即最大的物理长度)与波长的比值小于0.1。双频辐射功能不仅能使高频地波雷达探测落在海浪谱中的目标[8],而且可以测量不同深度的海洋表层流。因此,双频天线可以丰富高频地波雷达的探测功能。

本文采用双层阿基米德螺旋加载的双四棱锥,满足高频地波雷达对天线的上述要求。阿基米德螺旋线加载大大降低天线的高度,实现了天线的小型化;采用双层加载以实现天线的双频辐射功能;采用双四棱锥消除对地网的依赖。最后,利用CST 软件仿真和天线缩比模型测量,证明了所设计天线的可行性。

1 偶极四棱天线设计

20 世纪90 年代末,A.G.P.Boswell 设计了一种适用于高频地波雷达的双四面体发射天线[9]。该天线高度相对于最低谐振点波长为,具有不加地网的特性[10]。如果将该天线改造进一步电小化及实现双频辐射,将使高频地波雷达具有更好的机动性和更强的探测性能。……