探究机载隐蔽式短波天线设计
摘要新型复合材料是国际飞机发展的必然趋势，在这样的发展背景下，文章在阐述隐蔽式短波天线的基础上，结合小天线、传输线理论对新型大型飞机机载隐蔽性短波天线进行设计，并应用相应的仿真软件建模分析机载隐蔽式短波天线的设计，证明设计合理性。

关键词机载；隐蔽式短波天线设计；合理性
短波是一种不会受网络枢纽影响的远程通信手段，短波天线是短波通信的重要发展基础，在短波通信系统中发挥了重要的作用。

在我国航空事业的不断发展下，人们对机载设备的应用提出了更高的要求。

负荷材料以其先进的工艺、高比强度、高比强度、抗疲劳等优势被人们广泛应用到航空领域机载设备设计中。

通过应用这种新型负荷材料能够有效改善飞机的气动性，增强飞机的应用性能和使用寿命。

文章在小天线、传输线理论支持下提出一种新型机载隐蔽式短波天线，旨在为远距离的短波通信操作提供重要支持。

1 隐蔽短波天线概述
短波通信主要是借助电离层的反射来实现信息的远距离传输。

在最早的大型飞机端波天线应用设计中应用的是由多根钢索组成的飞机垂尾，钢索天线的应用效率高，基本满足了飞机机载系统的设计应用要求。

但是钢索的应用受自然环境的限制比较大，受到的干扰也比较大，严重的还会影响飞机的气动操作。

隐蔽式天线的应用能够解决钢索天线应用过程中可能遇到的问题，从而更好地促进飞机记载系统稳定运作。

根据实际情况，现阶段隐蔽式天线的主要形式包含在飞机垂尾前部的简单极子天线/短口天线、在飞机垂尾的尾帽天线、在飞机尾翼前端回线天线。

在这些天线类型中，常用的是回线天线和套筒天线。

其中，回线天线的能源消耗比较小，应用效率较高，且不会影响飞机的正常运行[1]。

2 机载隐蔽式短波天线设计理论
机载隐蔽式短波天线的工作频率范围在2-30MHz之间，但是受工作环境、工作频率、飞机大小尺寸的限制，机载隐蔽式短波天线的尺寸电长度仅仅是低频波长的几十分之一，是一种电小天线。

在一般情况下，是无法应用宽带调节的方法来匹配机载隐蔽式短波天线。

因此，结合传输线理论，在天线尺寸大小不超过四分之一波长的视乎，天线的终端呈现出容性的特点，反之天线则是呈现出感性的特点。

天线调谐的具体应用原理如图1所示。

结合公式ZL=R+jX，在天线是感性时候，跨接电容的后阻抗Z的计算如公式（1）所示。

在天线是容性时候，在不需要并联跨接电容时候，天线的效率计算如公式（2）所示。

在应用公式计算推导之后发现，天线在感性状态的时候，天线本身不仅会受到阻抗实部的影响，为了提升天线系统效率，可以采取措施提高变压器和电感的Q值。

另外，结合
电小天线低频端阻抗实部较小的特点，可以选择应用终端短路结构，通过跨接电容来提升网络运行效率[2]。

3 机载隐蔽式短波天线结构和仿真设计
3.1 机载隐蔽式短波天线结构
机载隐蔽式短波天线结构和电磁仿真设计软件建模具体如图2所示。

在受飞机垂尾尺寸大小的影响，机载隐蔽式短波天线长度、天线宽度、天线高度分别不能超过300cm，50cm，50cm。

在应用仿真模型进行优化操作处理发现，机载隐蔽式短波天线长度在280cm、高度在40cm时候，接下来天线长度和宽度的增加不会影响飞机自身的阻抗能力，但是会在一定程度上增大飞机低频段感抗。

如果机载隐蔽式短波天线的感抗超过天线调谐系统规定范围的时候，需要相关人员进一步调节和控制机载隐蔽式短波天线的长度和宽度。

在减少机载隐蔽式短波天线窄面宽度的时候能够进一步增强天线感抗。

3.2 机载隐蔽式短波天线仿真设计和验证
机载隐蔽式短波天线仿真优化设计能够有效解决天线本身尺寸过大的问题。

在应用矢量网络分析仪对机载隐蔽式短波天线尺寸模型法开展阻抗测试的数据分析结果如图3所示。

在分析测试之后将缩比模型放在缩比飞机模型的垂尾，并对机载隐蔽式短波天线的水平方向进行测试，阻抗仿真及缩比模型实测结果如图4（1）、（2）、（3）所示。

根据图四可以发现，原始尺寸大小的机载隐蔽式短波天线和缩比模型天线的仿真阻抗结果基本保持了一致，因此可以应用缩比天线对原始大小机载隐蔽式短波天进行仿真检验。

同时，机载隐蔽式短波天线的所比模型仿真阻抗和实际测量阻抗有效温和，因此可以证明阻抗仿真效果良好，在这个阶段的低频天线呈现出感性的特点、高频天线则是呈现出容性的特点。

3.3 机载隐蔽式短波天线效率分析
受天线有限电导的影响，在一般情况下，机载隐蔽式短波天线的辐射效率不能比80%小，结合上文提到的機载隐蔽式短波天线感性和容性效率公式，在是85%时候的Xr/50=50，QT=QL=100。

将这些数据信息分别带入到公式中得到的机载隐蔽式短波天线效率和跨接电容大小具体如表一所示。

根据表一发现，低频段呈现感性电小天线容性调谐效率要比容性感性调谐效率高。

4 结束语
综上所述，文章结合隐蔽短波天线内涵特点和设计理论，通过仿真模型操作设计出一种新型机载隐蔽式样的短波天线。

经过实践研究证明机载隐蔽式短波天线的设计结构比较简单，在应用操作的时候效率良好，仿真操作结果具有现实意义。

因此，在未来现代化大型飞机机载短波电台设计中需要加强对机载隐蔽式短波天线的设计应用。

参考文献
[1] 王乃志，李建周，许家栋. 机载隐蔽式短波天线设计[J]. 电子与信息学报，2011，33（02）：504-508.
[2] 刘娜，韦高. 复合材料垂尾隐蔽式短波天线研究[J]. 信息安全与通信保密，2010，（05）：47-49.。