組合天線 - 基于組合天線的接收系統實現
由于接收天線位于浮標筒中,浮標筒在海浪和風向的作用下,容易改變其方向和位置,甚至會發生傾覆,因此,采用單一天線模式不能確保信號的可靠接收。故可利用鞭狀天線和磁感天線的復合天線來增強信號的可靠接收。這樣,無論哪個天線失靈(如發生鞭狀天線的折斷或者傾覆),都可以利用另一個天線完成信號的接收。鞭狀天線為垂直極化天線,可接收垂直極化分量的磁場;磁感天線為水平極化天線,可接收水平極化分量的磁場,這樣,通過相互互補,兩個天線就能很好地接收來自發射天線的全向波。組合天線的結構設計為磁感應天線布設于浮筒內壁上,呈水平方式;鞭狀天線則布設于浮筒中央,垂直于磁感應天線。兩天線采用同一饋電方式接收。圖2為組合天線的設計模型。
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為了保證兩個天線的獨立接收,鞭狀天線和磁感應天線需要增加絕緣材料以進行隔離,從而消除天線自帶的寄生因素,防止信號串擾。組合天線的實際布設圖如圖3所示。圖中導體即指鞭狀天線和磁感應天線,兩天線之間為絕緣材料。
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2 信號的接收
組合天線接收的信號先后經過L1、L2兩個鑒頻電感,然后經場效應管V1濾波輸出,以送入高頻放大電路,選頻電路如圖4所示。
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高頻放大接收電路是由兩個型號相同的三極管組成,從選頻網絡來的接收信號經兩個三極管放大、電容濾波之后即可進入到解調電路進行解調。圖5所示是其高頻放大電路。
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3 實驗與仿真結果分析
綜合系統實現后,可選擇HFSS11軟件對組合天線進行仿真,仿真結果表明,組合天線對無線電信號的接收能力很強,而且在天線旋轉或者側翻的情況下,仍能實現信號的可靠接收。天線在浮標桶截面為20cm時的波瓣圖如圖6所示。由圖可知,組合天線在現場情況下,基本能達到系統要求,天線的方向性系數達到3.17,增益達到30dB。完全可滿足系統的要求。
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通過對選頻電路和高頻放大電路進行CAD仿真可見,其發射系統采用2FSK調制方式,載波頻率為1.8MHz。首先,由晶體振蕩器產生頻率為1.8MHz的中心頻率f0,然后通過邏輯電路產生兩個頻率分別為f1=f0+2kHz、f2=f0-2kHz的載波,頻偏△f=4kHz。指令數據序列可通過直接作用于其中一個載波進行調制,可以獲得2FSK信號。通過在陸上100公里及海上300公里范圍內的組合天線接收,其信號通過選頻電路和高頻放大電路后輸出的仿真波形如圖7所示。
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4 結束語
本文給出了一種通過組合天線接收無線電信號的接收系統設計方法。結合組合天線的優點,是可使天線接收系統工作在全天候狀態,從而避免在惡劣天氣環境下接收系統無法正常工作的缺陷。文中同時給出了信號的接收電路(包括選頻網絡及高頻放大電路等)。
- 第 1 頁:基于組合天線的接收系統實現
- 第 2 頁:組合天線
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( 發表人:葉子 )