雙錐-線柵型水平極化天線輻射特性研究

王皓琰, 李俊娜, 龔渝涵, 陳旭良, 崔光曦, 李興文

(西安交通大學 電氣工程學院, 西安 710049)

為研究電子系統及其組成單元的電磁脈沖(electromagnetic pulse，EMP)效應，評估電子系統和電力設備在電磁脈沖環境下的生存能力，并對其進行抗電磁脈沖的防護和加固，須對EMP模擬器進行研究和研制[1-4]。按電場方向，EMP模擬器可分為水平極化模擬器[5]和垂直極化模擬器[6]；根據生成電磁脈沖環境的原理不同，EMP模擬器又可分為有界波模擬器[7-8]和輻射波模擬器[9]。其中，水平極化輻射波模擬器以雙錐籠型結構為主，包括雙錐水平籠型和雙錐橢圓籠型2種結構[10]，文獻[11]中介紹了法國CEG中心的水平極化偶極子天線(horizontally polarized dipole, HPD)和美國的快上升沿電磁脈沖模擬器(horizontally fast rise electromagnetic pulser, HFREMP)，并進一步分析了雙錐籠型關鍵參數對輻射場的影響。

然而，雙錐籠形結構天線中錐形天線向籠形天線過渡段引起的電流負反射會使輻射電場產生快速下降，從而削減脈沖寬度[11]，半高寬很難滿足ICE-61000-2-9標準中的要求[12]。Bailey等[11]提出了一種雙錐線柵組合型水平極化天線，并通過計算驗證了該型天線能夠改善半高寬，使波形更接近標準波形。但文獻對于該型天線的設計及關鍵參數對輻射場的影響并未做深入分析。

本文在Bailey提出的雙錐-線柵型水平極化天線的基礎上，對擴展天線的線柵結構進行了調整，具有架設機動、調節靈活和改善半高寬的優點。分析了雙錐形天線和擴展天線的特性阻抗和輻射特性，并利用CST MWS電磁仿真軟件對天線的輻射場進行計算，分析了幾個關鍵參數對天線輻射特性的影響。……