Designing a 230-280 MHz Antenna: Simulation of Basic Parameters, Analysis of Broadband Matching Devices of Various Types

Abstract

Рассматривается проектирование антенны в виде горизонтально расположенного широкополосного полуволнового вибратора с зонтичным отражателем, создающего направленное вверх излучение. Для работы в широком частотном диапазоне 230…280 МГц рассмотрены варианты согласующих устройств. Компьютерное моделирование антенны в программном пакете MMANA-Gal показало достаточную для практики нечувствительность к условиям размещения антенны относительно земли. Для синтеза согласующего устройства в программном пакете RFSim99 был построен антенный эквивалент, имеющий близкое к антенне входное сопротивление во всем частотном диапазоне 230…280 МГц. Среди вариантов пассивного согласования антенны с фидерным трактом были рассмотрены широкополосные трансформаторы сопротивлений с коэффициентами 1:2 (идеальный) и 1:2,5 (физически реализованный), а также согласующее устройство на реактивных элементах. Эффективность широкополосного согласования оценивалась качественно по диаграмме Смита в программе RFSim99, а также количественно через расчет коэффициента стоячей волны (КСВ) и коэффициента отражения в частотном диапазоне 230…280 МГц. Исследование эффективности вариантов широкополосного согласования на фидерную линию 50 Ом показано, что результаты согласования трансформаторами 1:2 и 1:2,5 существенно не отличались, обеспечивая КСВ £ 2. В то же время согласование на реактивных элементах позволило достичь КСВ £ 1,5. Выполненное моделирование продемонстрировало высокие эксплуатационные характеристики широкополосной антенны с зонтичным отражателем в диапазоне частот 230…280 МГц, достигаемые с применением предложенных схем широкополосных согласующих устройств.