舰载宽带单极套筒天线的FDTD建模及设计方法研究

李戈阳 高火涛 王剑波

1中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

2武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430079

舰载宽带单极套筒天线的FDTD建模及设计方法研究

李戈阳1高火涛2王剑波1

1中国舰船研究设计中心，湖北 武汉 430064

2武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430079

为了实现舰载天线的可视化分析与设计，采用时域有限差分法（FDTD）建立了细同轴天线的电磁模型，并基于此模型设计了100～400MHz舰载单极套筒天线。通过仿真计算研究了天线几何参数对天线电性能的影响，仿真结果表明该天线具有宽频带特性，但驻波比在高频段不够理想，因此进一步对天线顶端进行了阻抗加载。研究表明，在天线增益不高的前提下该加载方法有效地将驻波比控制在2.5以下。文中所采用的天线建模、设计、仿真以及电抗加载方法，对舰载天线的优化设计与电磁兼容分析均有一定的参考意义。

时域有限差分法；单极套筒天线；电性能；阻抗加载；电压驻波比

1 引言

套筒单极子天线以其结构简单，馈电容易，横向尺寸小，具有良好的宽频带特性等诸多优点，在舰载通信系统［1-2］和遥感系统中得到了广泛的应用。几十年来，许多学者对套筒单极子天线作了大量的研究工作。King首先提出将套筒天线等效为统一直径的单极子天线进行理论分析，其结果误差较大；Toylor在实验方面对套筒天线进行了非常有价值的实验研究［3］；Poggio和 Mayes提出将馈电点由天线底端提高的方案，使套筒天线的研究更进了一步［4］；Wunsch采用傅立叶级数展开的办法，成功地对套筒天线的电流分布等特性进行了计算［5］。……