基于vhf频段的宽带鞭状天线仿真设计方法与架构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于VHF频段的宽带鞭状天线仿真设计方法与架构，具体地说它是一种工作在VHF频段的宽带鞭状天线的仿真设计方法与架构。
【背景技术】
[0002]鞭状天线在VHF频段内较为常用，但频带较窄，随着天线技术的发展和相关通信设备频带的扩展，天线的宽频带技术越来越得到重视。
[0003]在软件仿真设计方法出现前，针对VHF频段的宽带鞭状天线多采用经验和电磁场公式进行设计，设计过程十分复杂，天线的设计方法需要简化，这就需要找到一种基于VHF频段的宽带鞭状天线仿真设计方法。
[0004]鞭状天线的主要辐射体就是一根导体，在设计VHF频段宽带鞭状天线时，为了提高VHF频段宽带鞭状天线的增益就需要增加鞭体长度，为解决鞭体加长后带来的容易碰到障碍物等问题，就需要找到一种基于VHF频段的宽带鞭状天线架构。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种设计合理、工作可靠的基于VHF频段的宽带鞭状天线仿真设计方法与架构，使VHF频段的宽带鞭状天线设计方法更合理，使天线能快速伸展收回，在行进中使用时碰到障碍物可以弯曲、转向。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种基于VHF频段的宽带鞭状天线仿真设计方法，包括HFSS建模仿真设计方法，Designer建模仿真设计方法，电路设计方法，分别由步骤S1、S2、S3共三个步骤完成，其中:
[0008]所述步骤S1为HFSS建模仿真设计方法，完成HFSS建模设计、HFSS仿真设计；
[0009]所述步骤S2为Designer建模仿真设计方法，完成Designer电路建模设计、Designer仿真设计；
[0010]所述步骤S3为电路设计方法，完成确定变换电路、磁芯选型、漆包线匝数计算。
[0011]所述步骤S1又包含有步骤S11、S12，共2个步骤，其中:
[0012]所述步骤S11完成HFSS建模设计，根据天线整机架构形式，确定辐射体尺寸、接地设计和端口馈电设计；
[0013]所述步骤S12完成HFSS仿真设计，对模型进行S参数仿真、方向图仿真、增益仿真。
[0014]所述步骤S2又包含有步骤S21和S22，共2个步骤，其中:
[0015]所述步骤S21完成Designer电路仿真建模设计，根据S参数阻抗分布建立电路模型，进行电路模型参数设计；
[0016]所述步骤S22完成Designer仿真设计，仿真天线的电压驻波比、电路损耗。
[0017]所述步骤S3为电路设计方法，又包含有步骤S31、S32、S33，共3个步骤，其中:
[0018]所述步骤S31为确定变换电路，分析天线阻抗特性和线缆特性确定需要选择传输线变压器的类型和比例；
[0019]所述步骤S32为完成磁芯选型，根据工作频段选择绕制传输线变压器的磁芯型号，根据功率要求选择磁芯的大小和个数；
[0020]所述步骤S33为完成漆包线匝数计算，根据磁环的磁导率、大小等参数计算漆包线的匝数。
[0021]—种基于VHF频段的宽带鞭状天线架构，包含有匹配器1，转向器2，钢尺鞭体3，从底部依次从下而上相结合构成一个整体，其中:
[0022]所述匹配器1包含插座11，印制板12，传输线变压器13，上接头14，外壳体15，上插针16、下插针17，主要完成天线的阻抗变换功能，其中:
[0023]所述插座11为TNC型插座，印制板12与插座11焊接在一起，通过螺纹连接外壳体15 ；
[0024]所述印制板12是用来焊接元器件的pcb板，上插针16、下插针17分别焊接在两端，传输线变压器13焊接在印制板12 ;
[0025]所述传输线变压器13使用NiZn磁环用漆包线双线并绕方式制成；
[0026]所述上接头14为金属接头，通过螺纹连接外壳体15 ；
[0027]所述外壳体15为塑料壳体，通过螺纹连接插座11和上接头14 ;
[0028]所述上插针16焊接在印制板12上；
[0029]所述下插针17焊接在印制板12上。
[0030]所述转向器2包含螺套21、蛇形管22、螺柱23，主要完成天线支撑、转向功能，其中:
[0031]所述螺套21焊接在蛇形管22 —端；
[0032]所述蛇形管22为实心金属管，两端分别焊接螺套21、螺柱23 ;
[0033]所述螺柱23焊接在蛇形管22另一端。
[0034]所述钢尺鞭体3包含接头31，橡胶32，铆钉33，垫片34，多层钢尺35，帽36，主要完成天线的辐射功能，其中:
[0035]所述接头31为带螺纹的金属件，与多层钢尺35通过螺丝固定；
[0036]所述橡胶32通过工艺处理涂覆在接头31表面；
[0037]所述铆钉33把垫片34、多层钢尺35铆接在一起；
[0038]所述垫片34通过铆钉33与多层钢尺35固定；
[0039]所述多层钢尺35是多片长短不一的钢尺组成；
[0040]所述帽36为塑料件，通过铆钉33与多层钢尺35固定。
[0041]本发明是采用软件仿真来设计VHF频段的宽带鞭状天线，用该
[0042]仿真设计方法可以简单易行地设计VHF频段的鞭状天线和实现VHF频段的鞭状天线的宽带化。
[0043]本发明的架构方式，可以使得VHF宽带鞭状天线快速伸展收回，在行进中使用时碰到障碍物可以弯曲、转向，具有较强的实用性。
[0044]本发明提供的基于VHF宽带鞭状天线仿真设计方法，是采用HFSS和Designer协同仿真的方式，将HFSS建模仿真产生的S参数导入到Designer软件中，对VHF频段的鞭状天线添加电路，从而使天线在VHF频段内宽带免调谐。
【附图说明】
[0045]图1本发明仿真设计方法流程图
[0046]图2本发明HFSS建模仿真设计方法流程图
[0047]图3本发明HFSS建模设计流程图
[0048]图4本发明HFSS仿真设计流程图
[0049]图5本发明Designer建模仿真设计方法流程图
[0050]图6本发明Designer电路建模设计流程图
[0051]图7本发明电路设计方法流程图
[0052]图8仿真电路图
[0053]图9本发明整机架构示意图
[0054]图10本发明匹配器部分示意图
[0055]图11本发明转向器部分示意图
[0056]图12本发明钢尺鞭体部分示意图
[0057]图13本发明印制板器件布局
[0058]图中符号说明:
[0059]1为匹配器，其中:
[0060]11为插座，12为印制板，13为传输线变压器，14为上接头，15为外壳体，16为上插针，17为下插针；
[0061]2为转向器，其中:
[0062]21为螺套、22为蛇形管、23为螺柱；
[0063]3为钢尺鞭体，其中:
[0064]31为接头、32为橡胶、33为铆钉、34为垫片、35为多层钢尺、36为帽。
【具体实施方式】
[0065]请参阅图1至图13所示，为本发明具体实施例。
[0066]从图1至图8可以看出:
[0067]—种基于VHF频段的宽带鞭状天线仿真设计方法，包括HFSS建模仿真设计方法，Designer建模仿真设计方法，分别由步骤Sl、S2、S3共三个步骤完成。
[0068]所述步骤S1为HFSS建模仿真设计方法，完成HFSS建模设计、HFSS仿真设计；
[0069]所述步骤S2为Designer建模仿真设计方法，完成Designer电路建模设计、Designer仿真设计；
[0070]所述步骤S3为电路设计方法，完成确定变换电路、磁芯选型、漆包线匝数计算。
[0071]所述步骤S1又包含有步骤Sll、S12，共2个步骤，其中:
[0072]所述步骤S11完成HFSS建模设计，根据天线整机架构形式，确定辐射体尺寸、接地设计和端口馈电设计；
[0073]所述步骤S12完成HFSS仿真设计，对模型进行S参数仿真、方向图仿真、增益仿真。
[0074]所述步骤S2又包含有步骤S21和S22，共2个步骤，其中:
[0075]所述步骤S21完成Designer电路仿真建模设计，根据S参数阻抗分布建立电路模型，电路模型参数设计；
[0076]所述步骤S22完成Designer仿真设计，仿真天线的电压驻波比、电路损耗。
[0077]所述步骤S3为电路设计方法，又包含有步骤S31、S32、S33，共3个步骤，其中:
[0078]所述步骤S31为确定变换电路，分析天线阻抗特性和线缆特性确定传输线变压器的类型和比例；
[0079]所述步骤S32为完成磁芯材料选型，根据工作频段选择绕制传输线变压器的磁芯型号，根据功率要求选择磁芯的大小和个数；
[0080]所述步骤S33为完成漆包线匝数计算，根据磁环的磁导率、大小等参数计算漆包线的匝数。
[0081]所述步骤311，含有步骤3111、3112、3113，共三个步骤，其中:
[0082]所述步骤S111确定辐射体尺寸，根据天线架构及工作原理，确定辐