超短波通信天線隱身技術(shù)探究

令尹

摘 要：本文探討了超短波通信天線隱身技術(shù)，在理論上詳細(xì)說明了其電氣設(shè)計與隱身設(shè)計原理。同時以此為基礎(chǔ)，利用Ansoft HFSS軟件設(shè)計了一種超短波天線，試驗證明該超短波天線的具備較好的隱身性能與輻射性能，最終的結(jié)論能夠和理論分析保持一致。

關(guān)鍵詞：超短波；天線隱身技術(shù)；通信

近幾年航空電子設(shè)備種類越來越多，機(jī)載天線數(shù)量也日益增多。但是在飛行空間的影響下，適合安裝天線的地方并不多，因此多個頻段的天線應(yīng)由一個天線取代，也就是天線綜合技術(shù)。此外航空電子設(shè)備也要與戰(zhàn)術(shù)通信電臺、超高頻通信電臺等結(jié)合起來，形成一部設(shè)備，如此一來天線可以從以往的三個頻段的天線合并成一副超短波通信天線。

1 天線電性能設(shè)計

機(jī)載超短波天線是一種垂直極化天線，具備隱身與輻射兩個性能，本文探討的超短波天線是300mm高的單極子天線。天線X1-X2需要較高的工作頻段，必須超過10倍頻程，但單極子的頻帶寬度只有10%，這與其工作寬度要求不符，因此需要加載天線的頻帶寬度。

1.1 天線選頻特性

設(shè)定振子按照正方形的形式在平面上均勻分布，周期為S，振子長度為L，寬度為W，厚度為t，介質(zhì)基底厚度為d，介電常數(shù)為3532387.png。在電磁波垂直入射到介質(zhì)表面上以后，由等效傳輸線理論可知，則反射系數(shù)：

在將天線結(jié)構(gòu)改變以后，能夠讓天線選頻特性得到改變，同時調(diào)整天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。一般來說機(jī)載雷達(dá)威脅頻段為8-10GHz（X波段）之間，反射系數(shù)低于-20dB。所以通過天線的選頻特性，能夠在X波段獲得良好的隱身效果。

1.2 天線體集中加載

單極子天線沒有加載的時候，其只是一段電流為駐波分布的開路傳輸線，天線電長度決定著其輸入端的阻抗。對此在對天線進(jìn)行加載的過程中，應(yīng)該將合適的元件加載到最適宜的位置，讓天線電流在一定寬度頻率范圍內(nèi)保持行波分布狀態(tài)，這樣在天線電長度發(fā)生變化以后，其輸入端阻抗則不會發(fā)生變化[1]。為避免加載元件過程中造成過多損耗，可以將不同阻值的無感電阻加裝到天線頂部、中間和尾部等位置，串聯(lián)以后集中加載，讓沿線電流的駐波分布狀態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)樾胁ǚ植紶顟B(tài)，滿足天線對工作寬帶的需求。

1.3 天線底部匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

因為超短波天線低端工作頻率不高，選用的天線尺寸比工作波長要小，無法匹配，對此可以將一個無感電阻與末端短路同軸線組合的匹配網(wǎng)絡(luò)加載到天線的根部。利用這個網(wǎng)絡(luò)能夠吸收在X1、X2工作的天線反射功率。通過降低低頻段部分輻射性能，可以完成天線寬頻帶的匹配。

1.4 天線輻射性能仿真模型及結(jié)果

在上文設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，全面考慮到隱身與輻射兩個性能，在Ansoft軟件之下實現(xiàn)對加載參數(shù)與輻射性能的優(yōu)化與仿真，具體如圖1所示。由天線的駐波仿真曲線可知，在優(yōu)化設(shè)計天線的過程中，通過天線體集中加載，并將寬帶匹配網(wǎng)絡(luò)加裝到底部的方法，能夠讓天線保持良好的天線電性能，在所有工作頻段之中，天線駐波和水平面不圓度均低于2，三個頻段都保持著良好的輻射性能。

2 天線隱身性能設(shè)計

2.1 整形

通過整形法，能夠有效提升天線的隱身性能，超短波天線如果性能較好，那么其表面的雷達(dá)散射截面就很低。在整形過程中，主要是修正了超短波天線的表面和一些邊緣，讓天線不在雷達(dá)反射和折射范圍之內(nèi)[2]。當(dāng)然采取整形法，也并非能夠在全立體角度內(nèi)避開雷達(dá)折射和反射能量，因此在天線的三個波段，可采取優(yōu)化設(shè)計形體表面的措施。

2.2 吸收材料

在天線表面覆蓋一層吸收材料，也能夠減少天線雷達(dá)的散射截面，主要將吸收材料噴涂到天線表面，對雷達(dá)發(fā)射的電磁波進(jìn)行吸收，這樣可以得到較好的隱身性能。吸收材料通常為兩個部分，即吸收劑與粘合劑，當(dāng)前鐵氧體等材料是使用最頻繁的吸收劑。在設(shè)計實驗過程中將一種新型復(fù)合吸收材料噴涂在超短波天線上，在天線工作頻段中，這種吸收材料損耗不超過0.5dB。利用整形法與吸收材料，都可以有效降低天線雷達(dá)散射截面，最高為-20dBsm。

3 結(jié)語

按照上文的設(shè)計原理設(shè)計的超短波天線，將得到的天線測試結(jié)果和設(shè)計仿真結(jié)果進(jìn)行對比，所有指標(biāo)都是相符的，差異較小。通常分析存在的差異可知，主要是因為在天線仿真設(shè)計過程中，環(huán)境等參數(shù)進(jìn)行了理想化處理。實驗證明本文設(shè)計原理正確，穩(wěn)定可靠，能夠在工程上推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]何盈.超短波通信中常見的干擾及其抗干擾措施[J].中國新通信，2014，23：10.

[2]黃向陽.超短波通信新技術(shù)分析[J].電子制作，2013，19：116.