组合天线 - 基于组合天线的接收系统实现

　　由于接收天线位于浮标筒中，浮标筒在海浪和风向的作用下，容易改变其方向和位置，甚至会发生倾覆，因此，采用单一天线模式不能确保信号的可靠接收。故可利用鞭状天线和磁感天线的复合天线来增强信号的可靠接收。这样，无论哪个天线失灵(如发生鞭状天线的折断或者倾覆)，都可以利用另一个天线完成信号的接收。鞭状天线为垂直极化天线，可接收垂直极化分量的磁场;磁感天线为水平极化天线，可接收水平极化分量的磁场，这样，通过相互互补，两个天线就能很好地接收来自发射天线的全向波。组合天线的结构设计为磁感应天线布设于浮筒内壁上，呈水平方式;鞭状天线则布设于浮筒中央，垂直于磁感应天线。两天线采用同一馈电方式接收。图2为组合天线的设计模型。

　　为了保证两个天线的独立接收，鞭状天线和磁感应天线需要增加绝缘材料以进行隔离，从而消除天线自带的寄生因素，防止信号串扰。组合天线的实际布设图如图3所示。图中导体即指鞭状天线和磁感应天线，两天线之间为绝缘材料。

　　2 信号的接收

　　组合天线接收的信号先后经过L1、L2两个鉴频电感，然后经场效应管V1滤波输出，以送入高频放大电路，选频电路如图4所示。

　　高频放大接收电路是由两个型号相同的三极管组成，从选频网络来的接收信号经两个三极管放大、电容滤波之后即可进入到解调电路进行解调。图5所示是其高频放大电路。

　　3 实验与仿真结果分析

　　综合系统实现后，可选择HFSS11软件对组合天线进行仿真，仿真结果表明，组合天线对无线电信号的接收能力很强，而且在天线旋转或者侧翻的情况下，仍能实现信号的可靠接收。天线在浮标桶截面为20cm时的波瓣图如图6所示。由图可知，组合天线在现场情况下，基本能达到系统要求，天线的方向性系数达到3.17，增益达到30dB。完全可满足系统的要求。

　　通过对选频电路和高频放大电路进行CAD仿真可见，其发射系统采用2FSK调制方式，载波频率为1.8MHz。首先，由晶体振荡器产生频率为1.8MHz的中心频率f0，然后通过逻辑电路产生两个频率分别为f1=f0+2kHz、f2=f0-2kHz的载波，频偏△f=4kHz。指令数据序列可通过直接作用于其中一个载波进行调制，可以获得2FSK信号。通过在陆上100公里及海上300公里范围内的组合天线接收，其信号通过选频电路和高频放大电路后输出的仿真波形如图7所示。

　　4 结束语

　　本文给出了一种通过组合天线接收无线电信号的接收系统设计方法。结合组合天线的优点，是可使天线接收系统工作在全天候状态，从而避免在恶劣天气环境下接收系统无法正常工作的缺陷。文中同时给出了信号的接收电路(包括选频网络及高频放大电路等)。