小型EMC宽带喇叭天线设计

第13卷,第3期 中国传媒大学学报自然科学版 Vol.13,No.3 2006年9月 JOURNAL OF C O M MUN I C ATI O N UN I V ERSI TY OF CH I N A S CI E NCE AND TECHNOLOGY Sept.2006

小型E MC宽带喇叭天线设计

邓晔辉,逯贵祯,刘俭

(中国传媒大学通信工程系,北京100024)

摘　要:混波室(Reverberati on Cha mber)作为一种新型的电磁兼容的测量设备,由于其自身的优越性,受到越来越多的关注。应用于混频室内的天线对频带宽度的要求比较高,需要天线能覆盖很宽的频带。本文提出一种工作频率为2GHz-10GHz的宽带加脊喇叭天线的设计方法,利用Ans oft HFSS9软件进行建模仿真,从简化设计以及降低加工难度的角度出发,将喇叭天线的物理尺寸尽可能的减小以方便在空间有限的混波室内使用。将仿真结果与现有喇叭天线实测结果相比较,结果表明,该天线在所设计频带内匹配良好!物理尺寸仅为现有商用喇叭天线的2/3左右。

关键词:电磁兼容(E MC);混波室(Reverberati on Cha mber);宽带加脊喇叭天线;HFSS电磁仿真软件

中图分类号:T N82　文献标识码:A　文章编号:1673-4793(2006)03-0067-04

The D esi gn of S ma ll E M C Broadband Horn An tenna

DENG Ye2hui,LU Gui2zhen,L I U J ian

(Communicati ons Engineering Depart m ent,Communicati on University of China,Beijing100024,China)

Abstract:B r oadband antennas,due t o the large frequency bands required by standards,are the work horse of electr omagnetic compatibility testing.The size of the traditi onally horn antenna are t oo large t o used in the reverberati on cha mber.The paper suggests a si m p lify design of a s mall2G～10G br oadband ridged horn which t o be used in the reverberati on cha mber,it gets s ome ideal result using Ans oft electr omagnetic si m ulati on s oft w are.The test results show that the antenna matches well in the frequency band.

Key words:E MC;reverberati on cha mber;br oadband ridged horn antenna;ans oft HFSS E M si m ulat or

1　引言

用混波室进行电磁兼容测量实验是电磁兼容中的一种测量方法。随着对敏感度测试和辐射测试的越来越高的需求,混波室作为一种更低成本却更高效的测试设备无论在军工还是民用都受到广泛关注。混波室作为一种新型的E MC测试设备,与传统的设备相比,不仅测试是操作简单,还能极大的降低测试成本,缩短测试周期,且与开放的测试相比还可以使EUT免受外界电磁环境的干扰、提供可靠的测试结果。

与其他很多领域对天线的增益以及方向图性能的要求比较高不同,应用于混波室内的天线对频带宽度的要求比较高,需要天线能覆盖很宽的频带。这样可以不必为了测试不同的频率而停下来调整甚至更换天线。另外由于空间的限制,其物理尺寸也需要尽量小。用于电磁兼容测试的宽带天线有很多

收稿日期:2005-11-30

作者简介:邓晔辉(1979-),男(汉族),山西襄汾人,中国传媒大学硕士研究生.E-mail:dengyh_79@.

中国传媒大学学报自然科学版 第13卷类型,如对数周期天线、双锥天线、螺旋天线、加脊喇叭天线等。其中加脊喇叭天线具有明显的优势:频

带宽;体积相对较小;辐射口径位置稳定;具有较高的口径效率和增益。在辐射敏感度测量中,这种天线对同样的射频功率能产生较高的场强。

现有的加脊喇叭天线尺寸比较大,且加工不方便。在混波室中,由于测试环境(腔体)本身大小的限制,喇叭的尺寸要求做的很小,而目前大部分应用于E MC 测试的天线尺寸不能满足本课题的要求。本文结合Ans oft HFSS 9仿真软件,在标准波导尺寸的基础上本着简化设计的原则给出了2～10G 宽带加脊喇叭天线的设计。

2　模型建立

通过HFSS 进行仿真模型的建立如图1所示。它由后腔、激励器和辐射段组成,天线介质采用理想

电介质(PEC ),并用50

Ω的同轴线馈电。需要注意的是同轴线内导体要够长,能够基本深入到对应的脊,使它们之间的距离很小甚至与脊电接触。此时同轴线的内导体深入波导的部分形成了一个小天线,它把能量辐射到波导的有限空间中,在波导内部实现探针激励。

直波导部分由加脊波导实现,该设计中直波导选取标准波导BJ -58,这样在加工过程中可以直接利用现有的标准波导而不必专门加工,节约了成本

。

图1　仿真喇叭结构

加脊后喇叭的低频段得到了扩展。有关加脊波导频带展宽原理的详细推导可参看文献

[5]

。利用

HFSS 软件对脊的宽度进行优化,最后选取最佳的脊

的宽度。从馈电端到短路面间的波导段形成一个后腔,它对展宽变换的带宽起很大的作用。本文在传统喇叭后腔的设计基础上进行了结构改进,如图2所示。后腔的长度近似于中间频率波长的四分之一,实验中可以看出,后腔的设计对喇叭输入端口阻抗的匹配起着较大的影响,利用软件的仿真,对后腔的长度以及后腔部分脊的高度进行优化调整,得到

合适的参数。

图2　喇叭后腔设计

先对同轴线馈电波导段进行局部范围的仿真调试,优化各部分参数,并考察其驻波比结果,

得如图

3所示曲线。

图3波导段驻波比曲线

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