中心議題：

• 基於加載技術在天線小型化設計

解決方案：

• 采用混合遺傳算法設計加載法向模螺旋天線
• 將天線小型化技術有效地結合起來

1 引 言

隨著現代軍事通信係統中跳頻、擴(kuo)頻(pin)等(deng)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong)，天(tian)線(xian)作(zuo)為(wei)通(tong)信(xin)設(she)備(bei)的(de)前(qian)端(duan)部(bu)件(jian)
，對(dui)通(tong)信(xin)質(zhi)量(liang)起(qi)著(zhe)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用(yong)。然(ran)而(er)傳(chuan)統(tong)的(de)天(tian)線(xian)形(xing)式(shi)和(he)功(gong)能(neng)在(zai)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)上(shang)不(bu)能(neng)跟(gen)上(shang)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)小(xiao)型(xing)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)需(xu)求(qiu)，尋(xun)求(qiu)天(tian)線(xian)的(de)全(quan)向(xiang)性(xing)、小型化、寬帶化、gongyonghuachengweitianxianyanjiuzhongyigezhongyaoketi。danjizitianxianyiqijiegoujiandanhequanxiangfushedetedian
，beiguangfanyingyongyuwuxiantongxinlingyu，youyudanjizitianxianjuyoudianchicunguodahepindaizhaidetexing

，yijingbunenghenhaodimanzushejideyaoqiu。bingqietianxiandeshuruzukangsuipinlvbianhuabijiaoda
，shitianxianchengxianhengaodeshurudiankang(容性)，很難與50 Ω的(de)同(tong)軸(zhou)線(xian)匹(pi)配(pei)。人(ren)們(men)采(cai)用(yong)多(duo)種(zhong)措(cuo)施(shi)來(lai)改(gai)善(shan)天(tian)線(xian)的(de)性(xing)能(neng)，其(qi)中(zhong)加(jia)載(zai)是(shi)適(shi)應(ying)這(zhe)種(zhong)小(xiao)型(xing)化(hua)天(tian)線(xian)的(de)典(dian)型(xing)技(ji)術(shu)。近(jin)年(nian)來(lai)有(you)大(da)量(liang)文(wen)獻(xian)開(kai)展(zhan)對(dui)這(zhe)一(yi)方(fang)麵(mian)的(de)研(yan)究(jiu)。

加載技術是天線工程中常用的小型化與寬帶化方法，通過在天線的適當位置加載電阻、電(dian)抗(kang)或(huo)導(dao)體(ti)來(lai)改(gai)善(shan)天(tian)線(xian)中(zhong)的(de)電(dian)流(liu)分(fen)布(bu)，從(cong)而(er)達(da)到(dao)改(gai)變(bian)天(tian)線(xian)的(de)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)或(huo)者(zhe)在(zai)同(tong)樣(yang)的(de)工(gong)作(zuo)頻(pin)率(lv)下(xia)降(jiang)低(di)天(tian)線(xian)的(de)高(gao)度(du)以(yi)及(ji)改(gai)變(bian)天(tian)線(xian)的(de)輻(fu)射(she)方(fang)向(xiang)圖(tu)等(deng)目(mu)的(de)。加(jia)載(zai)的(de)元(yuan)件(jian)可(ke)以(yi)是(shi)無(wu)源(yuan)器(qi)件(jian)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)有(you)源(yuan)網(wang)絡(luo)，可(ke)以(yi)是(shi)線(xian)性(xing)元(yuan)件(jian)也(ye)可(ke)以(yi)是(shi)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)，實(shi)際(ji)工(gong)程(cheng)中(zhong)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)是(shi)無(wu)源(yuan)加(jia)載(zai)
，如(ru)：頂部加載、介質加載
、串聯分布加載、集ji中zhong加jia載zai等deng。對dui於yu工gong作zuo頻pin率lv不bu高gao的de情qing況kuang常chang采cai用yong集ji中zhong加jia載zai，而er工gong作zuo頻pin率lv較jiao高gao時shi采cai用yong分fen布bu加jia載zai。因yin此ci通tong過guo加jia載zai技ji術shu是shi實shi現xian天tian線xian小xiao型xing化hua最zui有you效xiao的de途tu徑jing。

2 加載的應用

前人已經做過很多關於加載天線的研究
，Altshuler第一個根據傳輸線理論
，將偶極子天線近似看作開路傳輸線，在距離開路末端1／4波(bo)長(chang)處(chu)串(chuan)聯(lian)一(yi)個(ge)等(deng)於(yu)開(kai)路(lu)線(xian)特(te)性(xing)阻(zu)抗(kang)的(de)電(dian)阻(zu)
，可(ke)以(yi)在(zai)天(tian)線(xian)上(shang)得(de)到(dao)行(xing)波(bo)電(dian)流(liu)，從(cong)而(er)使(shi)偶(ou)極(ji)子(zi)天(tian)線(xian)在(zai)較(jiao)寬(kuan)的(de)頻(pin)帶(dai)內(nei)匹(pi)配(pei)良(liang)好(hao)。由(you)於(yu)天(tian)線(xian)要(yao)求(qiu)加(jia)載(zai)點(dian)到(dao)末(mo)端(duan)的(de)距(ju)離(li)為(wei)1／4波長
，若該條件不滿足，加載電阻的作用就會被削弱甚至不起作用。這樣很難在HF，V／UHF頻段繼續減小天線的尺寸。最近，BOag和Mittra等人提出用RLC並聯電路對單極子天線實行分段加載。同時借助遺傳算法和計算機模擬全局搜索最佳加載位置和加載元件值，成功設計了30～450 MHz單鞭和雙鞭加載天線。孫保華博士在綜合上述方法
，結合加載快速處理技術以及GA與SA相結合的優化設計方法設計製作了單鞭天線，進一步優化了天線的性能指標。雖然R，L，C及ji其qi組zu合he加jia載zai可ke以yi減jian小xiao天tian線xian尺chi寸cun，展zhan寬kuan天tian線xian帶dai寬kuan。但dan是shi有you耗hao元yuan件jian的de引yin入ru必bi將jiang降jiang低di天tian線xian的de輻fu射she效xiao率lv。阻zu抗kang加jia載zai天tian線xian是shi通tong過guo犧xi牲sheng增zeng益yi來lai獲huo得de寬kuan頻pin帶dai特te性xing的de，因yin此ci帶dai寬kuan和he增zeng益yi之zhi間jian是shi一yi對dui矛mao盾dun，尤you其qi是shi當dang頻pin率lv較jiao低di
、天tian線xian電dian長chang度du較jiao小xiao時shi，這zhe種zhong矛mao盾dun表biao現xian得de更geng突tu出chu。在zai實shi際ji的de通tong信xin中zhong，往wang往wang要yao求qiu天tian線xian既ji有you好hao的de帶dai寬kuan又you有you可ke以yi接jie受shou的de增zeng益yi。因yin此ci，設she計ji時shi必bi須xu在zai帶dai寬kuan和he增zeng益yi之zhi間jian做zuo一yi個ge適shi當dang的de選xuan擇ze。

3 加載與其他技術的結合

由於單純的RLC加jia載zai對dui小xiao型xing化hua天tian線xian設she計ji具ju有you局ju限xian性xing。在zai保bao證zheng一yi定ding效xiao率lv的de前qian提ti下xia，要yao進jin一yi步bu減jian小xiao單dan極ji子zi天tian線xian的de尺chi寸cun
，還hai需xu要yao做zuo進jin一yi步bu的de研yan究jiu。其qi中zhong彎wan折zhe線xian天tian線xian和he分fen形xing天tian線xian是shi適shi應ying設she計ji發fa展zhan的de又you一yi技ji術shu方fang法fa。如ru圖tu1所示。 fenxingjishuyouxiaoditianchongleyouxiankongjianquyu，congerzengjialetianxiandedianchangdu。zhezhongtexingkeyidadajiangditianxiandexiezhenpinlv
，tongshihaikehuodeduopindaihuokuanpindaidetexing。jiehedingbujiazaijishukeshejichujiegoujincoudesanweifenxingshudanjizitianxian，xiezhenpinlvbixiangtonggaodudedanjizitianxianyaodideduo。wenxianruanchenglijiaoshoutichuleyizhongjiazaizhunfenxingdanjizitianxian
，tianxiangongzuozai3～30 MHz頻率範圍內，他的電尺寸比一般的加載單極子天線要小。

fenxingtianxiandegoujianjuyouxiangduidefuzaxing，xiangbizhixia，yongwanzhexiangouzaozaipingmiandanjizitianxiandingduanjiazaijijiandanyoujingji，zainengmanzutianxianshejizhibiaoxingnengqiantixia，wanzhexianshishouxuandejiazaijiegoubujinzengjiatianxiandeshurudianzu，haitigaofushenengli。wenxianlixupingdengtichuleyizhongxinxingdejuxingpingmiandanjizitianxian，rutu3所示，上端采用彎折線增加了天線的電長度，並在適當的位置加載
，實現了天線的寬帶小型化的設計要求。

wanzhexianhefenxingxiandoushizengjiatianxiandianchangdudeyouxiaoshouduan
，bujinbianyutiaozhengdipinduanzhubotexinghaiyouliyujiazaiyuanjiandeyinru
，deyishitianxianhuodehenhaoxingnengyaoqiu。

更多鏈接：
基於加載技術在天線小型化設計
http://m.0-fzl.cn/bbs/viewthread.php?tid=191062&extra=page%3D1&frombbs=1
互連技術論壇社區更新了大量精彩的內容,可查看：
http://m.0-fzl.cn/bbs/forumdisplay.php?fid=4&page=1
[page]
文wen獻xian采cai用yong混hun合he遺yi傳chuan算suan法fa設she計ji了le一yi副fu加jia載zai法fa向xiang模mo螺luo旋xuan天tian線xian
，這zhe種zhong與yu加jia載zai結jie合he的de方fang法fa改gai進jin了le局ju部bu搜sou索suo能neng力li差cha，收shou斂lian速su度du慢man的de缺que點dian，使shi得de加jia載zai多duo目mu標biao函han數shu優you化hua效xiao率lv提ti高gao很hen多duo。 4 加載的優化設計

天線加載的優化設計是一個非線性的問題，所涉及的變量包括加載位置、加載元件
、加jia載zai的de組zu合he形xing式shi等deng

，是shi一yi個ge多duo變bian量liang的de問wen題ti。要yao建jian立li一yi個ge合he適shi的de最zui優you化hua函han數shu
，當dang達da到dao天tian線xian所suo需xu特te性xing時shi，此ci函han數shu有you一yi個ge極ji小xiao值zhi。由you於yu天tian線xian特te性xing與yu天tian線xian參can數shu有you關guan
，所suo以yi最zui優you化hua函han數shu也ye是shi這zhe些xie參can數shu的de函han數shu。同tong時shi尋xun求qiu合he適shi的de最zui優you化hua方fang法fa，使shi最zui優you化hua函han數shu達da到dao極ji小xiao。借jie助zhu計ji算suan機ji模mo擬ni和he最zui優you化hua技ji術shu尋xun求qiu加jia載zai的de最zui優you解jie。

由(you)於(yu)最(zui)優(you)化(hua)函(han)數(shu)很(hen)難(nan)用(yong)一(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)解(jie)析(xi)函(han)數(shu)來(lai)表(biao)示(shi)，而(er)傳(chuan)統(tong)的(de)最(zui)優(you)化(hua)算(suan)法(fa)或(huo)者(zhe)需(xu)要(yao)目(mu)標(biao)函(han)數(shu)的(de)導(dao)數(shu)，或(huo)者(zhe)隻(zhi)是(shi)局(ju)部(bu)的(de)最(zui)優(you)化(hua)，或(huo)者(zhe)雖(sui)為(wei)全(quan)局(ju)最(zui)優(you)化(hua)但(dan)計(ji)算(suan)量(liang)過(guo)大(da)，使(shi)得(de)常(chang)用(yong)的(de)梯(ti)度(du)法(fa)
、單(dan)純(chun)形(xing)法(fa)等(deng)最(zui)優(you)化(hua)算(suan)法(fa)在(zai)天(tian)線(xian)加(jia)載(zai)優(you)化(hua)設(she)計(ji)中(zhong)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)。一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)全(quan)域(yu)優(you)化(hua)搜(sou)索(suo)方(fang)法(fa)遺(yi)傳(chuan)算(suan)法(fa)的(de)出(chu)現(xian)解(jie)決(jue)了(le)上(shang)述(shu)一(yi)些(xie)問(wen)題(ti)。他(ta)是(shi)模(mo)擬(ni)自(zi)然(ran)界(jie)生(sheng)物(wu)進(jin)化(hua)過(guo)程(cheng)與(yu)機(ji)製(zhi)求(qiu)解(jie)極(ji)值(zhi)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)類(lei)自(zi)組(zu)織(zhi)
、自(zi)適(shi)應(ying)的(de)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)技(ji)術(shu)。他(ta)隻(zhi)需(xu)要(yao)利(li)用(yong)目(mu)標(biao)函(han)數(shu)的(de)取(qu)值(zhi)信(xin)息(xi)，而(er)不(bu)需(xu)要(yao)梯(ti)度(du)等(deng)高(gao)價(jia)信(xin)息(xi)，適(shi)合(he)於(yu)無(wu)表(biao)達(da)式(shi)或(huo)有(you)表(biao)達(da)式(shi)的(de)任(ren)何(he)類(lei)目(mu)標(biao)函(han)數(shu)
，具(ju)有(you)可(ke)實(shi)現(xian)的(de)並(bing)行(xing)計(ji)算(suan)行(xing)為(wei)。

5 結 語

隨著天線小型化、寬(kuan)帶(dai)化(hua)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)，加(jia)載(zai)技(ji)術(shu)得(de)到(dao)更(geng)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)。然(ran)而(er)單(dan)純(chun)的(de)加(jia)載(zai)已(yi)經(jing)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)天(tian)線(xian)集(ji)成(cheng)化(hua)的(de)發(fa)展(zhan)需(xu)求(qiu)，更(geng)多(duo)的(de)是(shi)將(jiang)加(jia)載(zai)技(ji)術(shu)和(he)分(fen)形(xing)技(ji)術(shu)、折合單極子、寬帶匹配網絡、遺yi傳chuan算suan法fa組zu合he應ying用yong，這zhe樣yang可ke以yi有you效xiao快kuai速su地di設she計ji較jiao為wei理li想xiang的de天tian線xian。將jiang天tian線xian小xiao型xing化hua技ji術shu有you效xiao地di結jie合he起qi來lai是shi未wei來lai天tian線xian設she計ji的de趨qu勢shi，有you待dai進jin一yi步bu的de研yan究jiu，他ta將jiang擁yong有you廣guang泛fan的de應ying用yong前qian景jing。

更多鏈接：
基於加載技術在天線小型化設計
http://m.0-fzl.cn/bbs/viewthread.php?tid=191062&extra=page%3D1&frombbs=1
互連技術論壇社區更新了大量精彩的內容,可查看：
http://m.0-fzl.cn/bbs/forumdisplay.php?fid=4&page=1