小型化和寬帶化的高效率籠型天線

黃薇育

（作者單位：新疆新聞出版廣電局節(jié)目傳輸中心91614臺)

籠型天線能夠控制短波電線，具有一定的調(diào)節(jié)和控制功能?，F(xiàn)代化無線終端設(shè)備的不斷進(jìn)步與發(fā)展，使小型化的科學(xué)技術(shù)研究有著較好的增益性。寬帶甚至是超寬帶的電線具有高效率的特點，成為超短波性質(zhì)的通信技術(shù)手段。通過對傳統(tǒng)電線進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其研究方向比較狹窄，難以順應(yīng)社會的發(fā)展趨勢，既使是能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)的電線，也難以滿足調(diào)頻較為頻繁的速率要求。

1 籠型天線的概述

籠型天線短波發(fā)射機(jī)的連接系統(tǒng)，能夠全面控制和調(diào)節(jié)信號，也能夠?qū)π盘栠M(jìn)行一定的切斷。發(fā)射機(jī)連接天線系統(tǒng)，主要包含室內(nèi)開關(guān)矩陣類型系統(tǒng)、室外相互交換開關(guān)系統(tǒng)。在發(fā)射系統(tǒng)當(dāng)中，天線會被導(dǎo)入到電磁波中，進(jìn)而轉(zhuǎn)變成具有自由空間性質(zhì)的無線電波。在接收系統(tǒng)內(nèi)，能夠?qū)o線電波轉(zhuǎn)成為電磁波，實現(xiàn)了任意兩點間電磁信號的傳遞。發(fā)射機(jī)的天線能夠?qū)⒏哳l的電流轉(zhuǎn)換成為電磁波，在規(guī)定范圍內(nèi)進(jìn)行輻射，因此能夠看出，傳輸性能是天線必須具備的一個功能翁。相關(guān)技術(shù)人員，要加大研究小型化及寬帶化天線的力度，提高天線的輸送效率。

2 天線小型化和寬帶化

信息時代的到來，加快了科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。無線通信設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，在通信方面得到了充分的體現(xiàn)，它可以對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的處理，并對電子設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程超控。無線通信技術(shù)結(jié)合了微電子技術(shù)、航空航天技術(shù)、微電子技術(shù)，進(jìn)而增加了具有移動性質(zhì)的無線通信系統(tǒng)設(shè)備，使我國進(jìn)入到無線通信時代。但是隨著無線信息技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對通信信息的要求也越來越高，例如：具有代表性的技術(shù)，如超寬帶的通信技術(shù)、大規(guī)?？臻g技術(shù)以及集成電路等，促使了不同類型的電子設(shè)備系統(tǒng)的形成，推動了寬帶化和小型化趨勢的發(fā)展。在天線中所應(yīng)用的器件、設(shè)備以及天線自身的性能優(yōu)劣等，都會直接影響到系統(tǒng)所能接受、發(fā)送信息與功率的信噪比。為了提升通信系統(tǒng)的小型化與寬帶化的功能，針對小型化帶有天線的研究，便顯得尤為重要。

天線的小型化技術(shù)是指在固定的頻率工作上，將天線的尺寸縮小。信息系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，使人們對多種類型的通信中斷天線的要求不斷提高，藍(lán)牙、手機(jī)、無線網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)μ炀€的相關(guān)緊湊性質(zhì)、小型化要求也在不斷提升。在通信設(shè)備的運(yùn)用上，以往的傳統(tǒng)電線，集成度較低、隱蔽性較差，已經(jīng)難以滿足未來社會無線通信設(shè)備的發(fā)展要求。因此應(yīng)該設(shè)計出相對較小型的電線，以此來滿足無線系統(tǒng)發(fā)展的需求。

天線小型化加載技術(shù)。天線小型化加載技術(shù)，通常是利用小型化和寬帶化手段來實現(xiàn)，通過在電線適當(dāng)?shù)奈恢眉虞d導(dǎo)體、電抗、電阻等，進(jìn)而對電線內(nèi)的電流分布情況進(jìn)行有效的布置，以控制電線的振頻率、改變天線的輻射方向以及降低輻射的高低等為目的。所加載的元件類型可以分為無源器元件、有源網(wǎng)絡(luò)等。相對來說，在工作頻率不高時，可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行集中加載，而在工作頻率相對較高時，可以進(jìn)行分布加載。為此，可以運(yùn)用加載技術(shù)對電線中的小型化技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用。在天線技術(shù)中，天線的加載優(yōu)化技術(shù)屬于一種非線性的技術(shù)類型，其所涉及到的變量，包含加載的位置、組合、元件，屬于一種多變量的技術(shù)類型，如果建立一個較為優(yōu)化的函數(shù)，并且達(dá)到天線的要求，那么此函數(shù)具有一個較小的值。由于天線的參數(shù)與天線的特征具有一定的關(guān)系，因此最優(yōu)化的函數(shù)，屬于這些參數(shù)的函數(shù)。另外也應(yīng)該選擇最優(yōu)化的方式，使得最優(yōu)化的函數(shù)達(dá)到極小值。之后運(yùn)用計算機(jī)進(jìn)行模擬，通過最先進(jìn)的技術(shù)，使加載技術(shù)得到最優(yōu)解。

但是天線的加載技術(shù)，是能夠?qū)崿F(xiàn)天線小型化的一種技術(shù)。在使用加載技術(shù)的過程當(dāng)中，會產(chǎn)生一些問題。在天線當(dāng)中進(jìn)行加載的元件，一般都是消耗性的器件，因此會對天線造成一些不良影響。為了解決天線加載技術(shù)中存在的缺點，就要合理優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)，即在保障天線各項指標(biāo)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用遺傳算法與一些優(yōu)化軟件，進(jìn)行仿真和測試，進(jìn)而使天線處于一個相對理想的結(jié)構(gòu)中。

天線寬帶化技術(shù)。天線的寬帶主要包含兩種，一種是相對寬帶，另一種是倍頻寬帶。天線的寬帶化，指的是在較為寬廣的地帶區(qū)域之內(nèi)，天線具有方向性、極化性、阻抗性，而且它們的變化相對較小。傳統(tǒng)的寬帶性電線結(jié)構(gòu)類型有菱形、V字形、錐形等，而新型的寬帶天線，包含了對數(shù)周期類型的天線，天線存在不同種類的參數(shù)，其包含了天線的方向圖、增益性等，而這些參數(shù)都和頻率有一定的關(guān)系。天線中的頻帶寬度是天線中主要電氣的質(zhì)變，例如：增益、極化特點，駐波系數(shù)等都能夠滿足設(shè)計要求的頻率范圍。在指標(biāo)要求的同一范圍內(nèi)，要以最嚴(yán)格要求作為確定電線寬帶的依據(jù)。通信設(shè)備的發(fā)展非常迅速，寬帶通信設(shè)備也隨之出現(xiàn)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)消除干擾、保密通信的作用，寬帶化技術(shù)也在不斷地更新?lián)Q代，寬帶技術(shù)中的超寬帶電線技術(shù)，也在不斷地進(jìn)步和發(fā)展，成為天線學(xué)研究中的一項重要的內(nèi)容。在當(dāng)今通信技術(shù)發(fā)展的過程當(dāng)中，天線調(diào)頻的范圍也隨之拓寬，傳統(tǒng)的狹窄電線已經(jīng)難以滿足需求。另外，在移動平臺中，狹小空間內(nèi)部如果密布多個電線，相互之間便會存在較為嚴(yán)重的干擾，會給通信質(zhì)量帶來一定的影響，因此要將天線拓展到較寬的頻段上，倍頻甚至要達(dá)到十幾兆以上。在此背景下，天線中的寬帶化技術(shù)成為天線學(xué)領(lǐng)域研究的一項重要課題。

3 結(jié)語

傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的天線，已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)今快速發(fā)展的通信技術(shù)的發(fā)展。通信設(shè)備從開始的單極子天線，發(fā)展成為對稱陣子類型的天線；從傳統(tǒng)的較為狹窄的天線，變換成為寬帶的天線。天線不斷向小型化以及寬帶化方向發(fā)展，加載技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用。而籠型天線的出現(xiàn)，擴(kuò)大了短波通信覆蓋的范圍，進(jìn)而保障了通信的質(zhì)量，它屬于一種性能相對較好的創(chuàng)新型天線，更好地提升了通信的傳輸效率和傳輸質(zhì)量。