一種基于組合天線的接收系統的實現方法

摘要：根據浮標通信的特點并結合實際運用，給出了一種基于組合天線的接收系統的實現方法。該接收天線由一鞭狀天線和一磁感應天線組成，可通過選頻電路和高頻放大電路實現信號的分集接收。
關鍵字：浮標通信；組合天線；選頻；高頻放大

0 引言
浮標通信技術是在傳統的無線通信技術的基礎上發展起來的。自從應用于對潛通信后，浮標通信便開始廣泛運用于各國的軍事通信中。但是，目前的浮標通信基本還是采用單一的全向天線來實現電磁波的接收，由于浮標一般放置在海平面上，容易受到海浪及潮汐的干擾，很容易使天線發生旋轉，有時甚至會發生側翻或者倒置現象，而傳統的全向天線又無法實現信號的可靠接收。為了避免這種現象的發生，本文提出了一種組合天線的設計方法。該組合天線包含兩種天線單元：一種為鞭狀天線，此天線能夠接收水平場的電磁波；另一種為磁感應天線，此天線能夠接收垂直電場的電磁波。通過兩種天線的組合并利用選頻電路和高頻放大電路，即可實現信號的可靠接收。

1 組合天線設計
1．1 鞭狀天線
鞭狀天線又稱為接地單極子天線。單極子垂直于地面，把地面假設為理想導體，地的影響可以用其鏡像代替，并且僅在地面上半空間存在電磁場。單極地饋天線可以等效為偶極子天線。在浮標通信中，一般把浮標筒表面假設為理想導體。其鞭狀天線模型如圖1所示。

鞭狀天線與偶極子天線相比，其波瓣方向朝行波方向傾斜，最大輻射方向偏了25°，半功率波束寬度由78°減小到60°。同時，與偶極子天線相比，兩種天線的上半空間方向函數和方向圖相同，同時極化特性、頻帶特性等都相同。但是，鞭狀天線的輸入阻抗是偶極子天線的一半，原因主要是激勵電壓減半而激勵電流不變。同時鞭狀天線的方向系數是偶極子天線的兩倍，且因為場強不變而輻射功率減半，即只在半空間輻射，因此損耗電阻大，輻射效率低。鞭狀天線的遠場分量Eθ的計算式如下：

本設計采用的鞭狀天線長度H為30cm，接收電磁波頻率為1．8MHz。經計算可得，鞭狀天線的方向性為4．80左右，絕對增益能夠達到6dB。通過電磁波的場強分析，此增益基本能夠滿足遠程無線遙控系統的信號接收。