天线技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇天线技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

一、前言

随着蜂窝移动用户的不断增长，如何解决频谱资源紧张、抑制各种干扰、提高通信服务质量成为一个亟待解决的问题。为此，人们提出了一系列的解决方案，例如，在通信密集的地方引入微蜂窝技术、频率跳变技术、高效的编码技术以及进行功率控制等。而智能天线为这一切问题的解决提供了一条新思路。智能天线能够成倍地提高通信系统的容量，有效地抑制复杂电磁环境下的各种干扰，并且还能与各种通信系统和其他多址方式兼容，从而以较小的代价获取较大的性能提高。目前，国内外有许多大学和公司致力于智能天线的研究。欧洲电信委员会(ETSI)明确提出智能天线是第三代移动通信系统必不可少的关键技术之一，并制定了相应的开发计划。

二、智能天线的基本概念

智能天线综合了自适应天线和阵列天线的优点，以自适应信号处理算法为基础，并引入了人工智能的处理方法。智能天线不再是一个简单的单元，它已成为一个具有智能的系统。其具体定义为:智能天线以天线阵列为基础，在取得电磁信息之后，使用人工智能的方法进行处理，对电磁环境做出分析、判断，并自动调整本身的工作状态使之达到最佳。依据天线的智能化程度可将天线分成可变波束天线、动态相控阵列和自适应阵列3类。可变波束天线依据接收功率最大原则，在几个预设阵列波束中进行切换；动态相控阵列使用测向算法，能够连续追踪用户的方向而改变天线的波束，使接收功率达到最大；自适应阵列既对用户进行测向，又对各种干扰源进行测向，在形成波束时，不仅使接收功率最大，而且使噪声降到最低，从而使接收信噪比最高。

智能天线的发展可分成3个阶段:第1阶段是应用于上行链路，通过使用智能天线增加基站的接收增益，从而使接收机的灵敏度和接收距离大大增加；第2阶段是将智能天线技术同时应用于下行链路，在智能天线应用于下行链路后，能够控制波束的发射方向，从而有助于频率的复用，提高系统的容量；最后一个阶段是完全的空分多址，此时在一个蜂窝系统中，可以将同一个物理信道分配给不同的用户，例如，在TDMA中，可以将同一小区内同一时隙同一载波同时分配给两个用户。

三、智能天线的组成和关键技术

智能天线主要分为天线阵列、接收通道及数据采集、信息处理3部分。在移动通信系统中，天线阵列通常采用直线阵列和平面阵列两种方式。在确定天线阵列的形式后，天线单元的选择就十分关键。天线单元不仅要达到本身的性能指标，还必须具有单元之间的互耦小、一致性好以及加工方便的特点。目前微带天线使用较多。

接收通道及数据采集部分主要完成信号的高频放大、变频和A/D转换，以形成数字信号。目前，受A/D器件抽样速率的限制，不能直接对高射频信号和微波信号进行采样，必须对信号进行下变频处理，降低采样速率。

信息处理部分是智能天线的核心部分，主要完成超分辨率阵列处理和数字波束形成两方面的功能。进行超分辨率阵列处理的目的是获得空间信号的参数，这些参数主要包括信号的数目、信号的来向、信号的调制方式及射频频率等，其中信号的来向对于实现空分多址和自适应抑制干扰有着重要作用。在众多的超分辨率测向算法中，MUSIC算法及其改进算法一直占据主导地位，它不受天线阵排阵方式的影响，只需经过一维搜索就能实现对信号来向的无偏估计，并且估计的方差接近CRLB。此外，使用ESPRIT算法来解决移动通信中的测向问题也得到了广泛的研究。数字波束形成主要通过调整加权系数来达到增强有用信号和抑制干扰的作用，它需要收敛速度快、精度高的算法支持。根据所需先验知识的不同，目前的波束形成算法主要有3类:以信号来向为先验知识，如LCMV算法；以参考信号为先验知识，包括LMS算法及其改进算法NLMS、RLS等；不需要任何先验知识，如CMA算法。由于移动通信环境复杂，各种算法也有各自的优缺点，因此系统中必须对多种算法取长补短，才能达到最佳效果。

四、智能天线的特点和优势

(1)提高系统容量

在蜂窝系统中，用户的干扰主要来自其他用户，而智能天线将波束零点对准其他用户，从而减少了干扰的影响。由于系统提高了接收信噪比，因此减少了频谱资源的复用距离，从而获得了更大的系统容量。

(2)扩大小区覆盖距离和范围

使用智能天线可以提高用户和基站的功率接收效率，进一步扩大基站的通信距离，减少功率损失，从而延长电池的寿命，减小用户的终端。

(3)减少多径干扰影响

智能天线使用阵列天线，通过利用多个天线单元的接收信息和分集技术，可以将多径衰落和其他多径效应最小化。

(4)降低蜂窝系统的成本

智能天线利用多种技术优化了信号的接收，从而能够显著降低放大器成本和功率损耗，提高系统的可靠性，实现系统的低成本。

(5)提供新服务

智能天线在使用过程中必须对用户进行测向，以确定用户的位置，从而为用户提供基于位置信息的服务，如紧急呼叫等。目前，美国联邦通信委员会已准备实施用户定位服务。

(6)更好的安全性

使用智能天线后，窃听用户的通话将会更加困难，因为此时盗听者必须和用户处于相同的通信方向上。

(7)增强网络管理能力

利用智能天线可以实时检测电磁环境和用户情况，从而为实施更有效的网络管理提供条件。

(8)解决远近效应问题和越区切换问题

智能天线可自适应地调节天线增益，较好地解决了远近效应问题，为移动台的进一步简化提供了条件。在蜂窝系统中，越区切换是根据基站接收的移动台的功率电平来判断的。由于阴影效应和多径衰落的影响常常导致越区转接，增加了网络管理的负荷和用户呼损率。在相邻小区应用的智能天线技术，可以实时地测量和记录移动台的位置和速度，为越区切换提供更可靠的依据。

五、智能天线的技术现状

在分析智能天线理论的同时，国内外一些大学、公司和研究所分别建立了实验平台，将智能天线应用于实践中，并取得了一些成果。

(1)美国

在智能天线技术方面，美国较其他国家更加成熟，已开始投入实际应用中。美国的ArrayComm公司发展了针对GSM标准和日本PHS标准的智能天线系统。该公司已将智能天线应用于基于PHS标准的无线本地环路中，并投入了商业运行。该方案采用可变阵元配置，有12阵元、8阵元环形自适应阵列可供不同的环境选用，现场实验表明，在PHS基站采用智能天线技术可使系统容量增加4倍。

(2)欧洲

欧洲通信委员会在RACE计划中实施了第一阶段的智能天线技术研究，称为TSUNAMI，由德国、英国、丹麦和西班牙共同合作完成。它采用DECT标准，射频频率为1.89GHz，天线由8个微带贴片组成。阵元距离可调、组阵方式可变，有直线型、圆环型和平面型3种形式。数字波束形成的硬件主要包括2片DBF1108芯片，它在软件上分别由MUSIC算法、NLMS、RLS完成测向和求得最佳的加权系数。在典型的市区环境下进行实验表明，该智能天线能有效跟踪的方向分辨率大约为15°，BER优于10-3。

(3)日本

ATR光电通信研究所研制了基于波束空间处理方式的多波束智能天线。天线阵元布局为间距半波长的16阵元平面方阵，射频工作频率为1.545GHz。阵元组件接收信号在A/D变换后，进行快速傅氏变换，形成正交波束后分别采用恒模算法或最大比值合并分集算法，数字信号处理部分由10片FPGA完成。ATR研究人员提出了智能天线的软件天线概念。

(4)其他国家

我国的信威公司也将智能天线应用于TDD方式的WLL系统中。该智能天线采用8阵元的环形自适应阵列，射频工作于1785~1805MHz，采用TDD工作方式，收发间隔为10ms，接收机灵敏度最大可提高9dB。此外，爱立信公司与德国运营商也将智能天线应用于GSM基站上，但该天线的智能化程度不高。韩国、加拿大等国也开展了智能天线方面的研究。

(5)用于卫星移动通信的智能天线

上文主要介绍了基于蜂窝系统的智能天线，另外还有一种用于L卫星移动通信的智能天线。该天线采用了由16个环形微带贴片天线组成的一个4×4的方形平面阵，它的射频频率为1.542GHz，左旋圆极化，中频频率为32kHz，A/D变换器的采样速率和分辨率分别为128kHz和8位。在数字信号处理部分，选用了10个FPGA芯片，其中8个用于16个天线支路的准相干检测和快速傅里叶变换，另外2片则起到波束选择、控制和接口的作用；自适应算法则选择了CMA。系统的外场测试表明，它能产生16个波束来覆盖整个上半空间，并且不需要借助于任何传感器，就能用最高增益的波束来自动捕获和跟踪卫星信号，从而在各种复杂的环境下均能提供比采用其他天线要高得多的通信质量。

六、智能天线面临的挑战和发展方向

篇（2）

系统硬件主要由传感器节点、协调器、控制开关器和上位机组成。传感器节点由传感器、处理芯片、及通信模块组成，主要有温湿度传感器、H2S气体传感器、NH3气体传感器等；控制开关器主要是由主芯片、继电器电路、接收通信模块组成，主要用于控制通风设备的工作状态；协调器负责网络的建立维护和数据的中转，主要任务是为各个传感器分配地址，建立和维护网络；上位机负责数据的接收、存储，并能根据设置的参数进行预警作用。传感器节点由MSP430系列处理器模块、无线通信模块、串口通信模块、传感器模块、电源模块和其它扩展模块组成。选取MSP430系列处理器主要考虑低功耗。为了提高节点间的通信距离，需要在发射器的输出端和发射天线之间增加一个功率放大器，并且采用定向传输技术。各种传感器模块、控制开关器和协调器都是独立设计的，利于节点的重复使用，提高灵活度。

2．2定向天线技术

定向天线（Directionalantenna）是指在某一个或某几个特定方向上发射及接收电磁波特别强，而在其他的方向上发射及接收电磁波则为零或极小的一种天线。定向天线具有增益高、方向性好等特点，能够有效抑制干扰信号，大大减少节点之间的信号干扰，增大了数据的传输距离和数据传送效率，降低信号传输的时延和节点的功耗、提高空间复用度，能够使多个节点同时传输，空间复用率高。并且通过定向天线传输增加额外增益能够实现WSN节点的远距离通信，协议可靠性高，时延小，有效提高了WSN网络吞吐量。

2．3节点软件系统的组成

软件的设计主要由传感器节点软件、控制开关器软件、监测软件组成，除监测软件外，所有程序采用C语言编程实现，监控软件采用eclipse软件结合an－droid－sdk完成。各个应用程序主要由各个传感器硬件模块的驱动、数据采集和通信协议。

2．4通信协议

2．4．1通信算法

针对养殖环境参数监测过程中存在有障碍物影响，会导致传输距离受限制、监测精度不高等结果，因此设计了传输通信协调。通信协议算法主要包含四个阶段：初始化阶段、路由发现阶段、数据传输阶段、路由重发现。

1）初始化阶段

当系统启动时，设置一个启动定时器tt1时间，当tt1时间到达后，节点就定期时间（tt2时间内）向周围节点发送信号HELLO信息，发送HEL－LO信息后就等待回复号RET信息，如果在tt2时间内收到周围节点的RET信息，标注节点已被发现。同时，周围节点在收到HELLO信息后，就会把此节点作为邻节点保存在临时列表中，在tt3时间内向发送节点发送RET信息。如果此节点在自己的通信范围内，就作为自己的邻节点保存在正式邻点列表中，否则抛弃此节点。

2）路由发现阶段

每个节点计算邻居节点的数量，并且根据本身的能量、与基站节点的距离、整个网络节点的均衡等因素，设置成为初始的簇头节点，各个簇头负责簇内数据的采集。除此，各个簇头之间，为了保证路由的可靠性和降低传输数据消耗的能量，采用单跳或多跳的传输方式传输数据。如果簇头节点在基站的接收范围内，就直接把数据传送给基站，如果不在基站接收范围内，就计算各个簇头离基站的位置、本身剩余的能量，保证传输消耗能量最低原则，采用多跳方式传输数据到基站。

3）数据传输阶段

当网络进入稳定状态，簇内成员节点将采集的数据传送给簇头节点，为了避免数据冗余，簇头节点进行数据融合后发送给基站。数据会按照设计的数据传送格式进行传输。

4）路由重发现阶段

由于能量的限制，如果一直保持原路由进行数据传输，就会导致节点能量过多而不能工作，从而破坏整个网络的正常运行。考虑到簇头在网络运行中承担更重任务，设计簇头更换策略。簇头更换策略主要取决于三个因素：选举系数、边缘位置、阈值能量。选举系数决定簇头选举的时间和更换的轮数，设置合理可行的选举系数保证整个网络性能；处于边缘位置的节点若成为簇头，会因传输距离太远，容易耗尽能量而死亡；阈值能量设置得太大，导致很多节点不能成为簇头，势必会因数据传输距离过远，导致网络的不稳定。所以，簇头更换策略是当簇头的满足选举系统时，进入到簇头更换，此时选取出簇内具有最大剩余能量的节点，判断此节点是否处于边缘位置，如果处于边缘位置，继续寻找簇内第二大剩余能量节点，一直到不处于边缘位置为此，然后判定其剩余能量是否大于阈值能量，如果满足则设置此节点为新一轮的新簇头，并向周围所有的节点发送成为簇头的标志信息，重新进行簇内成员的构建，再形成新的路由进行数据的传输。

2．4．2MAC协议

基于定向天线的MAC协议主要使用两种方式：使用RTS／CTS握手方式和不使用RTS／CTS握手方式。前者使用RTS获得邻节点的信息，RTS需要硬件设备获取邻节点的位置信息，后者则使用了音的信号帧，但是这两种方式会带来隐藏终端和聋节点等问题，从而降低了MAC的性能。为了解决这个问题，可以结合定向虚拟载波侦听（DVCS）机制、使用多跳、SDMA（空分多址）等的优点，充分利用定向天线的优势。

2．4．3数据通信格式

考虑到数据通信过程中的可靠性和安全性，设置了数据通信格式。1）传感器节点到协调器的数据格式。数据格式定义如：Head＋len＋data＋stx。其中：Head（2byte），固定为0xFF，0XFE；Len（1byte），data的字节数；Data：数据域———2byte本机地址＋2byte父节点地址＋nbyte传感器数据（n大于等于2）；stx（2byte），固定为0x0D，0X0A。具体发送命令如：FFFE0800010000031200000D0A。其中：FFFE为固定数据头；08为数据长度；0001为本机地址（子节点地址）；0000为父节点地址；03为传感器类型；12为传感器数据，1Lsb＝0．1，如0x10表示1．8；0D0A为数据的结束标志。2）协调器发往监测软件的数据格式。数据格式定义如：FFFD000430300000hhhhhh。其中：byte1byte2：传感器端数据发送的固定头，固定为FFFD；byte3：数据类型的标识，00为H2S传感器的数据，01为温湿度感测器的数据，02为NH3感测器的数据；byte4为传感数据长度（统一为04）；byte4～byte7：为传感器数据；Byte9～byte10：保留；byte11：byte1—byte10校验值（相加取低8位）。

2．5网络构建系统上电后

协调器进行搜索并寻找合理的信道，完成系统初始化和建立网络的任务。各个传感器节点通电后，扫描信道，寻找协调器，并加入到网络中。加入网络后，则开始采集环境数据，传输给协调器，协调器接收各个节点的数据，判定其格式正确后，将其传输给监测软件。

2．6监控软件设计

以eclipse软件为开以平台，结合android－sdk完成监控软件的开发。Android系统是一个源码公开、开放和完整的软件，是由操作系统、用户界面中间件和重要应用程序组成，得到手机运营商的广泛使用。在系统的设计中，应用到了Activity、Intent、Service、An－droidUI、多线程等技术。本系统主要由以下几个方面组成：Android软件与硬件传感器通信的底层驱动，包括打开串口、关闭串口、发送串口信息、接收串口信息以及异步方式读取传感器数据等；主界面内容显示，包含各种传感器数据显示、控制开关器的控制等信息。监控软件接收到数据时首先要对数据的格式进行分析，判定数据格式正确后，确定是哪个传感器的数据，然后进行数据处理，计算结果，在相应界面位置显示数值；把结果与设定的数值进行比较，如果不在设置数值范围内，就进行报警，并把报警信息通过串口发送到协调器，协调器再转发到控制开关器，驱动通风设备工作。

3系统的应用

根据设计的要求，系统设计完成并搭建，在猪舍做了相应的实验和相关的测试，系统测试结果说明，系统实现相应功能，成功读取相应的环境数据。主界面运行显示图中是各个传感器终端节点采集发送回来的数值显示和通风设备工作状态情况。可以通过“菜单键”设置逻辑状态的“关闭”和“启动”在逻辑状态都已关闭情况下，只能显示所有传感器的数据和此时通风设备工作状态，不能达到超限预警的效果。为了能实现环境参数监测的自动控制，必须要开启所有的逻辑状态。通过“菜单键”设置温度、湿度、H2S气体和NH3气体的范围，当采集数据中任一参数超出范围，都可以自动开启和关闭通风设备，达到自动控制效果。H2S和NH3参数范围设置的标准是依据《农产品安全质量无公害畜禽产地环境要求（GB／T18407．3—2001）中的标准来设置，H2S和NH3应控制在10、25mg•m－3以下。根据相关研究表明，猪舍最适宜的温度为8℃～20℃，相对湿度根据猪体质量类型的不同一般为65％～85％。

篇（3）

现在，各行各业在发展过程中在节能环保方面都有了新的要求，因此，为了更好的适应时代的发展变化，农业在发展过程中一定要非常的稳定，这样才能更好的保证粮食供应不会出现任何问题。在农业发展过程中，水利工程对其发展有很大的保障作用。因此，在农田水利方面也要重视高效、节能以及环保方面，这样才能更好的推动农业的可持续发展。在农田水利技术方面，我国已经有了很大的发展，在水资源的利用效率方面有了很大的提高，同时，对作物的水分也需求进行信息采集，因此，能够更好的对水量进行控制。在对理论进行研究的时候，前期是比较单一的，只是对单纯的土壤水分进行了水分控制研究，因此，现在，研究理论已经向多元化方向发展了，在这种情况下，能够更好的对全方位的水分转移进行规律性研究，同时，对水分的承载体也进行了更多方面的研究。在研究对象方面不仅仅进行了水分的研究，同时对养分和水热情况也进行了分析。这样能够更好的对不同条件下的灌溉进行研究，同时，在灌溉时候也能制定出不同的方式，在制定灌溉方式的时候，要对植物的生长规律进行必要的研究，同时，对生长环境也要进行分析，这样才能更好的促进植物的生长。农田水利工程在节水方面要建立一个非常严谨的理论体系，这样能够保证研究方面更加的科学，同时也能更加的系统。农田水利在水系研究方面研究的对象非常多，其中包括地表水、农田大气水、土壤水、地下水以及植物水进行研究，在研究的过程中要对其相互之间的转化关系进行掌握，这样能够更好的对农作物的水分蒸发量和流域的蒸发量进行计算，在研究的过程中，要将农田水利工程的高效性和节能性作为工作的目标。在对节水高效模型进行研究的时候，要对相关的重点进行研究，同时对相关的方法也要进行重视。对农作物的水分研究从单一的研究领域向更广的范围进行研究，能够更好的对水分的空间性进行研究，同时也能更好的对分布规律进行研究。在对农田水利进行研究的时候，针对传统的农作物主要有小麦、水稻和玉米，这些农作物是大规模种植的，因此，在进行现代农田水利研究的时候要从这些农作物的研究中走出来，研究的方向要向经济作物转移，这样能够更好的满足现在的农业生产环境，同时，在研究过程中，对不同的作物在不同的阶段的水分情况进行研究，这样能够更好的掌握其水分需求变化，同时，对植物的生长状态要进行研究，这样能够更好的保证农田水利节水建设的实现。在经过了严谨的研究分析以后，可以对农作物的灌溉水量进行控制，同时，为了更好的实现节约和高效的目的，可以建立必要的基础保障措施，这样能够更好的做到适度的调节。

1.2设备、材料的节水研发

在节水灌溉设备方面有了很多的变化，现在，主要应用的设备有外混式自吸泵、新型金属快速接头、地面移动铝合金管道系统设备、田间闸管系统设备、调压给水栓、竖管万向座、恒压喷灌设备、绞盘式喷灌机、折射式微喷头、旋转式微喷头、微灌用压力-流量调节器、微喷连接件、水动式施肥泵、水动反冲洗沙过滤器、平面迷宫式滴头、毛管移动机具、滴灌设计CAD系统、地下滴灌专用滴头、经济型内镶式滴灌管及配套设备、波涌灌设备、U型防渗渠道施工机械、SYZW-1智能型量水仪、WIS-2智能型量水仪、长喉槽量水槽等24种节水新设备，其中16种产品实现产业化。在节水新材料研究上，提出了适合U型渠道衬砌构件的混凝土配合比，选用焦油塑料胶泥条和遇水膨胀橡胶止水条作为预制衬砌渠道伸缩缝材料，较好地解决了渠道接缝渗漏问题。

1.3农用水资源的合理开发及农业节水新技术研究

在水库灌区建立流域水资源的优化调度模型能够更好的对径流的水量进行控制，同时对储蓄的水量和灌区的农作物的种植结构进行结合，这样能够更好的保证输水的能力，进行更好的分析，能够更好的对水资源进行合理的配置，同时也能更好的实现水资源的优化调度，对提高供水效率非常有帮助。在灌溉水源非常多的地区，要将灌溉区的地表水和地下水进行联网，这样能够更好的在优化水资源方面进行配合，同时，在自动化控制技术方面也能取得很好的效果。农田在灌溉方面要实现分散水源集中控制，这样能够更好的实现统一调度，同时，也能更好的对有限的水资源进行更好的利用，这样能够更好的提高灌溉的效率。在输水和配水的环节上也要进行节水工程设计，在施工技术方面也要进行提高，这样能够更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技术中，能够更好的通过滴灌的方式来使农作物的根系更好的吸收水、肥和农药，这样能够更好的保证农作物的生长，同时，也能更好的保证农作物生长过程中水分的充足。

2农田水利科技发展方向

2.1作物节水高效灌溉制度研究

为了以最少的灌溉水投入获取最高利益，应制定相应的灌溉方案，包括农作物播种前及全生育期内的灌水次数、灌水时间、灌溉定额。在灌区开展不同作物、不同生长条件下的耗水量研究，特别是随着作物种植结构的调整，应加大对各种经济作物的耗水量研究，寻求作物在不同生长环境条件下的节水高效规律。以此为基础，制定灌区在不同的供水、气象、农艺、管理等条件下的节水高效灌溉用水方案，采用现代化手段进行灌区实时灌溉预报，指导农民进行灌溉。

2.2农业节水设备的产业化

根据我国农业生产向高效集约化经营发展的趋势，节省劳力、生产效率高、自动化程度高的节水灌溉机具应成为今后研究、开发和产业化的重点。如机械移管的喷灌机具，地下滴灌设备，大、中、小型的渠道防渗衬砌机具，农田精细平地、开沟、打畦机具，各种自动阀门，以及灌溉自动化控制设备等。

2.3高新技术的应用研究

目前农田水利建设中突出问题就是水资源的匮乏，由于用水的减少，在农田灌溉上的供需关系就会出现矛盾，而在农田相关的排水以及灌溉上又十分的复杂，所以，自动化的智能农田水利建设成为了必然的发展趋势，通过各种先进的智能技术，将可利用技术有效的转变为提高农田灌溉和排水的技术，应用到实际的生产中，有效的消除不合理的农田灌溉对生产以及生态的影响。这才是新时代的农田灌溉所要发展的方向。

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中图分类号：TS202 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）03-00-01

一、食品添加剂应用中存在的技术伦理问题

随着社会的向前发展和科技的不断进步，出现了各式各样的食品，各种食品添加剂也如雨后春笋般的出现了，极大的丰富和改善食品品质，同时食品添加剂在应用中也出现了很多问题，并由此引发了一系列的技术伦理问题，而且呈现出愈演愈烈的态势，给人们的物质生活和精神生活都带来了很多的负担，食品添加剂的应用方面存在的技术伦理问题主要体现在以下几个方面：

（一）盲目的追求金钱利益，败坏道德品质

在食品的生产加工过程中，一些生产者片面的追求金钱利益，昧着良心把一些化工原料添加到食品中，例如三鹿奶粉事件导致30多万个婴儿患上了结石病，三鹿公司破产。这种可耻的行为不仅严重的威胁人的生命和健康，而且还扰乱了正常的食品生产加工秩序，从而使食品添加剂在消费者心中的形象大打折扣。

（二）拒不执行生产标准，忽略道德规则

现代的食品工业需要食品添加剂，食品中使用食品添加剂时只要严格按照“GB2760-2008 食品添加剂使用卫生标准”规定的种类、范围及最大使用量或残留量的要求，食品的安全是可以保证的。但是很多食品生产加工者忽略了道德规则，在执行食品添加剂使用标准时存在很多诸如如超标准使用食品添加剂、故意隐瞒或不明标注食品添加剂含量等问题。

二、 保障我国食品添加剂应用安全的策略

解决食品添加剂应用安全问题，需要从逻辑理性与可行性两个方面来考虑。因此我们要解决食品添加剂应用安全问题，既可以从相关的制度和规范入手，又可以从它所面临的伦理问题着手。但是由于食品添加剂的安全问题涉及面广，操作复杂，仅凭某一个部门或者某一个人是不可能轻易的解决问题，因此需要政府、社会、每个人的齐心协力，共同面对。从技术伦理的视角寻求相关的对策，主要表现在以下几个方面：

（一）坚持以人为本、安全健康的技术伦理原则

1.以人为本原则。从技术层面来看，坚持以人为本的原则就是坚持为人类服务的原则。坚持以人为本要求人们在从事技术工作的时候必须将“人”放在核心位置，不断肯定人的价值，维护人的尊严和权利。马克思认为：“科学绝不是一种自私自利的享乐。有幸能够致力于科学研究的人，首先应该拿自己的学识为人类服务。”①在食品安全问题上更是压迫坚持这一原则。

2.安全原则。“安全需要”是人的最基本的需要之一。自觉遵循的人的生命安全的需要是重要的伦理道德原则。在食品添加剂应用安全问题上坚持这一原则，确保人们在整个食用过程中的安全性才更是重中之重。安全性是人们在选购食品时的首要选择，所以我国食品添加剂应用的过程中应该坚持安全原则。

3.健康原则。把健康原则作为一种伦理原则来看待，是因为它在实践中有着普遍的应用和普世的价值观。在人类所进行的所有活动中，我们的行为不仅要尽可能有利于人和其他生命客体的发展，而且尽可能的有利于他人取得最大程度的健康效益。当今世界，追求健康已经被看做了一种新的社会潮流。它体现在饮食方面，就是消费者已经开始注重食品的安全性，是否有利于人的身体健康。

（二）推动我国食品添加剂健康安全发展的道德规范

1.坚持诚实守信、文明生产。诚信是传统美德。食品生产行业，应该立足诚信，做好本质工作，尤其更要以严肃的态度，在食品生产加工过程中使用食品添加剂时不应以掩盖食品腐败变质、食品本身或加工过程中的质量缺陷或以参杂、参假、伪造为目的，明确标明食品生产加工过程中所使用的食品添加剂，注明其使用功能及用途，以及使用剂量。从而让消费者了解这些信息，达到放心购买的目的。

2.做到敬业尽责、恪守标准。确保食品添加剂应用的安全，必须要有相应的食品添加剂使用安全标准。对于食品行业的从业人员来说，无论从事什么岗位，都应该把爱岗敬业作为一种责任，爱护自己的职业岗位是最基本的条件，同时在生产管理、加工时都应该严格的遵守遵守食品添加剂的使用标准。

（三）保障食品添加剂应用安全的技术伦理措施

要切实加强和保障我国食品添加剂应用安全，需要采取有效的措施。目前，在食品添加剂应用中，最难解决的是平衡各方面的利益问题，必须实现他律向自律转变。

1.坚持利益平衡原则，形成利益平衡机制。利益平衡机制是解决食品添加剂应用安全问题的有力杠杆。在当前市场经济条件下，食品生产企业与食品消费者之间所存在的利益冲突表现为企业追求在利润最大化的过程中忽视了消费者的生命健康权，导致消费者的利益受损。如果不考虑两者利益的平衡，最终影响食品企业的健康发展。因此需要由国家承担保护消费者权利的职责，通过立法、行政等给消费者特殊保护，补救其弱者地位，建立企业与消费者之间的利益平衡机制，维持企业与消费者之间的利益平衡，从而建立公平公正、健康有序的市场经济体制。

2.实现他律走向自律的转化。对于食品生产者和消费者来说，利益平衡机制只是外在的制约力机制，还必须探寻内在的制约机制，也就是哲学上所说的内因，即要求我国在食品添加剂安全应用过程由他律向自律转化。他律是外在的强制力，自律是内在的驱动力，两者相辅相成。他律走向自律是实现我国食品企业肩负起社会责任、弘扬道德诚信的强大动力。

注释：

①拉法格.回忆马克思恩格斯 [M].北京：人民出版社，1973年版第2页。

参考文献：

[1]李宏伟.现代技术的陷阱：人文价值冲突及其整合[M].北京：科学出版社，2008.

[2]翁定孟，沈文元，吴瑛.食品添加剂使用安全问题的探讨[J].职业与健康，2006.

[3]冯浩，吴莉，陈晓勇.浅析滥用食品添加剂的问题、原因及对策[J].中国卫生法制，2005.

[4]殷有敢，王伟博.“安全为天”的伦理阐释[J].理论界，2006.

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1 无线电系统探测辐射源的基本原理

随着科学技术的快速发展，现在无线电测向已经越来越广泛的被运用在民用和军用设施之中。无线电事业近年来突飞猛进，给人们带来了极大的便利。无线电测向系统主要由测向天线、输入匹配单元、接收机和方位信息处理显示四个部分组成。其中测向天线是电磁场能量的探测器、传感器，它也是能量转化器，主要利用感应空气中传播的电磁波能量以及幅度、相位、到达时间等等信息来变成交流的电信号，馈送给接收机；输入匹配单元从而实现天线甚至是接收机的匹配传输与转变。接收机的作用包括选频、下变频、无失真放大和信号解调；而方位信息处理显示部分的任务就是检测、比较、计算、处理和显示方位信息。

测向机示向度就是指在测向过程里显示的测向读数。测向站是由测向设备、通信系统和附属设备三个方面构成。其中测向站是担任专门执行测向任务的专职单位，它可以分成固定站和移动站两种形式。

无线电测向主要是利用无线电波在几个位置不同的测向站组网来测向，用测向站的示向度进行交汇。短波的单台定位，主要是在测向的同时测定来波仰角，再利用仰角、电离层来计算距离，从而用示向度和距离粗步可以判断台位。

不过在实际操作上要确定辐射源的具置，还需要完成从远到近的分布交测，从而再实现具体确定辐射源的具置。

2 无线电测向系统的主要分类

目前，根据天线系统从来波信号取得信息和对信息处理系统的技术不同主要可以分成两类：一是标量测向，不过它仅仅可以获得和使用到来波信号相关的标量信息；另一种测向方法即是矢量测向，它可以依据它得到的矢量信息数据从而同时获得和使用电磁波的幅度与相位信息。

两种测向方法相比较而言，标量测向的系统历史悠久，应用也更加广泛。最简单的幅度比较式标准测量系统就是旋转环形测向机，这种系统主要对垂直的极化波方向图成8字形。在军用方面，大多数采用比较式的标量测向系统，其测向天线和方向图都是采用了某种对称的形式，如：阿尔考克测向机和沃特森-瓦特测向机以及各种使用旋转角度的圆形天线阵测向机；其中有干涉仪测向机和多普勒测向机是属于相位比较的标量测向系统。而对于矢量测向系统，例如：空间谱估计测向机。它就是矢量系统的数据采集，它的前端就用多端口天线阵列和至少同时利用了两部以上幅度、相位一样的接收机，然后它再根据相应的数学模型和算法，用计算机来解答。矢量系统主要依据天线和接收机数量和后续的处理能力，它主要可以分辨两元甚至多元波长和来波方向。

3 无线电测向体制分类

利用不同的测向原理，现在主流的测向机制可以分为以下几种：

3.1 幅度比较式测向体制

幅度比较式测向体制的工作原理是：依据电波在行进中，利用测向阵或者测向天线的特性，对不同方向来波接收信号幅度的不同来测定来波方向。

幅度比较式的测向体制原理应用十分广泛，主要可以体现在：环形天线测向机、间隔双环天线测向机、旋转对数天线测向机等等，这些是属于直接旋转测向天线和方向图的；交叉换天线测向机、U型天线测向机、H型天线测向机等，都属于间接旋转测向天线方向图。间接旋转测向方向图，是通过手动或电气旋转角度来实现的。手持或者佩戴式测向机也是属于幅度比较式测向体制。

3.2 沃特森-瓦特测向体制

沃特森-瓦特测向机实际上也是幅度比较式测向体制，不过它是利用计算求解或者显示正反切值而不是采用直接或者间接旋转天线方向图。正交的测向天线信号，主要是分别经过两部幅度、相位特性相同的接受机来进行变频和放大的，最后求解或者是显示反正切值，从而解出或者显示来波方向。

单信道的沃特森-瓦特测向机就是将正交的测向天线信号，分别由两个低频率信号来调解，再由单信道 接收机来变频、放大，从而解调出方向信息信号，最后求解或显示正反切值，最后来确定出来波方向。

3.3 干涉仪的测向体制

干涉仪测向体制的测向原理是：利用电波在行进中，从不同方向来的电波到达测向天线阵时在空间上各测向天线单元接受的相位不同，从而相互间的相位差也不同，最后由测定来确定来波相位和相差，即可确定来波方向。

我们至少需要在空间架设三副分开的测向天线的准确的单值确定出电磁波的来波方向。干涉仪测向主要是在正负180度范围里单值的测量相位，当天线间距比较小时候，相位差的分辨能力就会收到限制，天线间距大于0.5个波长的时候就会引起相位模糊。利用沿着每个主基线来插入一个或者多个附加真元来提供附加的相位测量数据，用这些附加项为数据就可以解决主基线相位测量的模糊问题从而来解决上述的矛盾。这种变基线的方法已经被当代干涉仪测向机所广泛使用。而相关干涉仪测向，它是在测向天线阵列工作频率范围内和360度的方向里，利用一定的规律设点，并且同时在频率间隔和防卫间隔上建立样本群。这样，在测向的时候，就可以把测得的数据和样本群来相关运算和插值处理，最后得到来波信号方向。

3.4 多普勒测向体制

多普勒测向体制主要是利用电波在传播的时候，遇到的与它相对运动的测向天线时，被接受的电波信号产生多普勒效应，来测定多普勒效应产生的频移最后来确定来波的方向。

我们必须采用测向天线和被测电波间的相对运动来得到多普勒效应产生的频移。一般来说我们在测向天线接收场里，用足够高的速度运动来实现，当测向天线作圆周运动的时候，我们利用来波信号的相位受到正弦调制。通过多普勒频移f与0点参考频率相比较，即可得来波方向角。

3.5 乌兰韦伯尔测向体制

乌兰韦伯尔测向体制的测向原理是采用大基础测向天线阵，在圆周上面架设多副测向天线，来波信号可以经过可旋转的角度计、移相电路、合差电路形成合差方向图，最后再利用测向找到方向。以民用的40副测向天线阵元为例，角度计瞬间可与12副天线元耦合，进而分别利用移相补偿电路把信号相位对齐，这样就可以形成旋转的等效直线天线阵，12副天线分为两组，每组6副，进而两组间可以经过合差电路的相加减形成合差方向图。测向以合差方向图来找来波方向，在来波方向里，用两组天线信号均处在来波等相位位面上，两组天线信号大小相等，差方向图输出相减为零，合方向图时，为一组天线信号输出的二倍。

3.6 空间谱估计测向体制

空间谱估计测向体制的测向原理：在已知坐标的多元天线阵里，测量单元或多元电波场的来波参数，经过多信道接收机变频、放大来得到矢量信号，把采样量化为数字信号阵列，送给空间谱估计器，再运用确定的算法求出各个电波的来波方向、仰角、极化等参数。

空间谱估计测向体制的特点是空间谱估计测向技术可以实现对几个相干波同时测向，这是其它测向体制所不具有的。它可以实现在同信道中对同时存在的多个信号进行超分辨测向。空间谱估计测向仅仅利用很少的信号采样，就可以精确测向，它的测向准确度比传统的测向体制高了很多。并且测向场地要求不高，可以实现天线阵元特性选择以及阵元位置的灵活性。

4 无线电测向在军用和民用领域的应用

随着无线电事业的飞速发展，无线电测向技术在民用和军用得到了极大的应用，但依靠传统仪器设备组成的无线电监测测向系统已不能满足当前各种新型、密集的无线电信号的监测和测向的要求，尤其是在电子作战中，无线电测向技术更是大显身手，要将干扰功率最大化加载在敌方的通信设备上，首先要求我们的是，测出敌方的通信所在地。从军用微波通信的特点看，其天线波束窄，电波方向性强，与军用战术电台广播发射的电波截然不同。所以高度数字化、集成化和数字处理技术应用，自动化、智能化、网络化和小型化，多信道的信号监测和测向就成为发展的潮流。因此，国内外的许多公司都研发或集成了较为先进的固定、车载、移动及手持式测向设备。有的公司可根据用户对设备性能及经济能力的要求进行相应设计，可组成单信道、双信道及多信道的相关干涉仪或其他体制的监测测向系统，并具备宽带扫描、本振共享、同步采样、信号识别、信号分析功能，系统测向功能极其强大，且测向速度快、灵敏度高、动态范围大、可靠性强，计算机自动控制，界面友好、直观，操作使用极为方便，大大提高了无线电技术人员测定无线电辐射源或无线电干扰的能力。

参考文献：

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篇（6）

中图分类号：TN911.22 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0056-01

多天线技术在广义上是指使用多根发送天线或者接收天线的技术，在铁路信号传输上得到了广泛应用。而空时码技术是多天线系统的支撑技术，应用于天线之间距离足够远，相关性足够小的情况。该技术可进一步分为基于分集（包括发射分集和接收分集）的时空码和基于空分复用的空时码。空时码技术是当前的研究热点之一，其在空间域和时间域联合处理铁路接收信号的特点可以充分利用空间信号处理技术和时间处理技术的优势，有效抵抗符号间干扰，减少多址干扰，增加分集增益一级提高整个天线阵的增益。

在铁路信号空时码和MIMO技术中，通常假设发送天线和接收天线分别是独立不相关的，然而实际系统对天线设置的限制，天线之间往往存在一定的相关性。为了更直接分析相关性的影响，本文采用平坦衰落MIMO信道进行分析，并假设发送天线和接收天线分别呈均匀直线排列。在下面的分析中，设发送端和接收端天线数分别为和，MIMO信道冲激响应矩阵为，其中，表示由第个发送天线到第个发送天线的平坦信道冲激响应。接收天线上的高斯白噪声独立不相关，均值为，方差为。下面具体分析题录信号中的空间相关性对多天线技术的影响。

1 空时分组码STBC及空间相关性影响

当发送天线之间和接收天线之间存在空间相关性时，假设相邻发送或接收天线之间的空间相关数相等，即，对上述STBC方案的性能参数进行分析：

使用上述参数仿真计算可知：空间相关性使得STBC性能恶化，并且随着空间相关性的增强，性能损失增加；当相邻发送或接收天线之间的相关系数小于0.7时，性能损失小于1dB，因此存在较小相关系数时，STBC的性能损失较小；当相关系数为0.99时，性能损失大约为3dB，因此较大相关系数会使得STBC的性能恶化。

2 分层空时码V-BLAST及空间相关性影响

3 基于特征空间的MIMO技术及空间相关性影响

根据基于特征空间的MIMO算法，可知系统的频谱效率为。由此课间，信道互相关矩阵的特征值是影响信道容量和频谱效率的重要因素，二空间相关性影响特征值的经验分布。仿真试验中假设发送天线数和接收天线数分别为4，且分别呈均匀直线排列，设发送相邻天线和接收相邻天线之间的相关数相同，即。空间相关性影响信道互相关矩阵的特征值分布。当空间相关性较强时，只存在较少的可利用的特征子信道，进而影响信道的频谱效率，信道容量随着空间相关性的增强而降低。

4 小结

上述多种多天线技术都有较为优越的性能，但是在译码复杂度、最适于何种信道、对天线的要求又有所不同。总之，多天线技术可以有效地抵抗衰落的影响，克服功率和容量极限。不同的多天线技术适用于不同的通信系统，从发展的趋势来看，可以将上述多种多天线技术有效地结合以适用多种需求。

参考文献

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篇（7）

中图分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01

Broadband Patch Antenna Design

Jiang Jingjing,Liu Congmin,Chen Xingyi

(Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing210046,China)

Abstract:In recent years,due to the rapid development of the communications industry,the requirements of the antenna increases.Microstrip patch antenna with light weight,low cost,easy to manufacture,etc.,are widely used.But ordinary microstrip patch antenna has a major flaw-the bandwidth is narrow.Therefore,the broadening of the band microstrip patch antenna has become an important research direction.

Keywords:Communication;Antenna;Bandwidth

一、拓宽微带天线带宽的方法

对微带天线而言，通常影响其带宽的主要因素有微带天线基底的相对介电常数，基底介质损耗角正切，辐射单元的几何尺寸、形状结构，天线的匹配网络，天线的馈电方式等。现有的众多拓宽微带天线频带的方法通常从微带天线的结构和天线匹配电路这两个方面进行改进。通过对天线结构的改变，使其增加额外谐振频点，将原有的简单RLC电路变为多谐振点的耦合谐振电路。一种方法是用寄生贴片。但是这种方法需要扩大天线的尺寸，不论是在天线刨面还是高度方面。另一种方法是在天线结构中加载LC谐振电路，谐振电路中的容性阻抗使得天线的谐振频率低于无载天线的谐振频率，而感性阻抗使得天线的谐振频率高于无线天线的谐振频率，这样天线就有两个相邻的谐振点，从而拓宽了天线的带宽。由于现代的无线移动通信要求天线小型化，因此本论文主要采用对天线的结构进行改进来拓宽微带天线的带宽。目前普遍采用的补偿探针引入电感的方法是在辐射贴片上开出U型槽，此方法可以使得天线获得30%的带宽（S11

图2-1：U型槽微带贴片天线，且它的带宽能达到30%

二、微带天线的馈电方式

对微带天线的激励方式主要分为两大类：直接馈电法和间接馈电法。直接与贴片相接处的方法称为直接馈电法，目前普遍采用的有同轴背馈法和微带线侧馈法。与贴片无直接接触的激励方法就是间接馈电法，此类方法主要有：电磁耦合法，缝隙耦合法和共面波导馈电法等。馈电技术直接影响到天线的阻抗特性，所以也是天线设计中的一个重要的组成部分。

本论文中采用的是同轴探针背馈的天线模型，馈电探针可以直接焊接在贴片上。此馈电方法的最大优点是探针可以放置在贴片上的任何位置以达到天线的阻抗匹配，主要缺点是必须在介质基底和接地板上钻出孔眼，从而破坏了天线的平面结构和对称性。

三、E型微带贴片天线的频带拓宽效果

众多文献提E型微带贴片天线的带宽可达到30%以上，现在我们选取一种尺寸的E型贴片天线，采用50Ω同轴线馈电，用CST仿真软件对该天线的参数进行优化，得到了一个带宽为35.4%的E型微带贴片天线。

四、频带为1.9GHz-2.4GHz的E型微带贴片天线

由于现代通信对于频段的要求，本章中具体设计了一个包含1.9GHz和2.4GHz频段的带宽为35.7%的E型宽带贴片天线。这些覆盖的频段在现代无线电通信中非常重要。为TD-SCDMA的使用频段。

五、天线介质基板的选取

由于介质基板材料的相对介电常数、损耗正切角、介质厚度h对天线的性能影响很大，所用天线设计的第一步需确定所用介质基板及其尺寸。由于本论文主要讨论天线贴片部分的性能，所用选用空气介质，相对介电常数为1。通常情况下，要求基底介质厚度h

由于基底的过多向外延伸对这种场分布没有明显影响，从减小天线重量及安装面积和降低成本着眼，基底的尺寸不应太大。试验表明沿辐射元各边向外延伸λ/10就可以了。本论文中采用的基底尺寸为200mm×200mm。

六、带宽为1.9GHz-2.4GHz的E型微带贴片天线

本文此部分展示了一个E型微带贴片天线的各种性能，天线覆盖了1.9GHz~2.4GHz这一无线通信中的重要频段。天线的参数如下（millimeters）：（L，W）＝（70，50），h=15，（Xf，Yf）=（6，35），Ls=40，Ws=6，d=10。

七、E型微带贴片天线的增益

篇（8）

中图分类号:TN2文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 01-099-01

1序论

超宽带技术(UWB)是由一系列周期非常短、频率非常高的脉冲波实现的一种通信方式,通常也被称为脉冲通信技术。当信号频率与中心频率的比值大于等于25%,或者带宽大于等于500Mbps,则为超宽带。

将MIMO技术用于UWB系统具有很高的链路可靠性和速率适配能力, MIMO-UWB系统能够在时域上很好地解决有害的码间干扰和信道间干扰问题,原因在于接收信号具有良好的自相关及互相关特性。同时又有很多关键技术可以运用,见文献[1]。

2UWB信号选取

在本文中,我们选取高斯二阶信号作为发送信号,根据文献[2]可知,从相干带宽的数据来分析,高斯信号族相干带宽较大。当传输信号带宽大于信道带宽时,信号经过信道将会产生频率选择性衰落,这种衰落将会造成传输信号的码间干扰。而高斯信号所产生的码间干扰较小。高斯二阶信号又优于其它阶的高斯信号。由此,可以得出高斯二阶信号建立的室内信道模型较其它信号建立的模型更准确。波形表达式为:

(2.1)

其中:――脉冲幅度,取值为1;――为脉冲成型因子,取值为;――为脉冲持续时间,1/中心频率;进行归一化处理后可得到时域的高斯二阶波形见图1:

图1时域的高斯二阶脉冲波形

3用高斯信号仿真分析室内MIMO信道

3.1计算过程

根据射线追踪法的详细计算过程,我们可以求得信道的H矩阵中任意hij,可将其转化为时域形式公式(3.1),接收波形的时域表达形式为式(3.2)

(3.1)

(3.2)

其中:为每一射线到达接收点的功率值,为相位变化,为发送信号的载波频率,为每一射的时延,为有效射线数。为高斯二阶信号,由求得。

我们将式(2.1)及式(3.1)带入式(3.2)可化简得到一对发送接收天线的接收波形表达式为式(3.3),总的接收波形为公式(3.4),N,M分别为发送接收天线数。

(3.3)

(3.4)

3.2仿真图形

仿真环境: 2天线,发送天线(半波偶极子)坐标[1,1,1],[1.2,1,1];接收天线[6,7.5,0.8],[6.2,7.6,0.8],发射频率2.35GHz~2.85GHz。以1MHz为间隔,取500个点,房间尺寸8, LOS环境。

我们把大的带宽分为N个小的带宽,在每个带宽内取中心频点进行计算,则分割之后的子信道,可视为平坦的,慢衰落信道,则可以由前文提到的频域的射线追踪算法进行计算,计算完每个子信道之后再进行叠加处理。得到的仿真图为:

图2天线的接收波形

3.3结果分析

图2为两个接收天线接收到的波形图,从图中可以看出接收端的第一条到达路径幅度最大,原因是第一条到达路径是直达路径,没有传播损耗和反射损耗。由于是MIMO信道,则两个发送天线到达同一根接收天线的时延不一样,则两个直达路径的时延不一样,峰值则是由接收功率决定的。把图中的部分波形进行放大可以发现在有的位置出现了波形的混迭,原因为反射次数多,到达接收天线的几条路径时延很接近,时域波形进行了叠加,而由于多径效应造成了时延展宽,引入码间干扰。

4结论

本文以确定性的射线追踪算法为基础,通过理论分析选取高斯二阶脉冲信号作为实验波形,在室内MIMO情况下,进行频带分割,推导接收波形的公式,通过公式仿真MIMO-UWB信道的接收波形,并分析波形出现混迭是由于多径效应造成了时延展宽,引入码间干扰。

参考文献:

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1 引言

XLPE电缆线路在城市供电电网中占有极其重要的地位。X LPE 电缆的安全运行对整个电力系统的稳定至关重要，一旦发生故障，将引起所辖地区重大的停电事故，造成较大的经济和社会影响[1]。而局部放电是电缆绝缘故障早期的主要表现形式，它既是引起绝缘劣化的主要原因之一，又是表征绝缘状况的主要特征量。对电缆局部放电进行检测是定量分析绝缘劣化程度的有效方法之一[2]。

电缆局部放电检测是诊断XLPE电缆早期故障的有效方法。局部放电的检测方法主要包括声测法、温度测量法等非电气测量法和差分法、电磁耦合法、电容耦合法、方向耦合传感器及超高频法等电气测量法。超高频法是近年来发展起来的一项新技术，其原理是利用装设的天线传感器接收由电缆局放陡脉冲所激发并传播的超高频电磁波来检测局放信号。它的主要优点有：抗低频干扰能力强，能对局放源进行定位，根据所测信号的频谱，可以区分不同的缺陷类型，同时可进行长期现场监测，灵敏度能满足工程要求[3]。超高频法采用的传感器大致分为内置型和外置型两类。内置型传感器可以获得较高的灵敏度，但是对制作安装的要求较高，最常用的就是电容耦合传感器。外置型传感器的灵敏度较内置的差些，但是安装灵活，不影响设备的运行，安全性高，最常用的是天线传感器[4，5]。当电缆发生局部放电时，在超高频段有丰富的频率分量，而宽带平面螺旋天线是检测超高频局部放电信号非常有效的传感器。由此本文通过对阿基米德螺旋天线和对数螺旋天线两种平面螺旋天线进行对比，制作了一种工作频带在400MHZ～1GHZ的阿基米德螺旋天线，利用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，满足各项性能指标的要求。

2平面螺旋天线的设计

2.1 天线的性能要求

为了使天线较准确的采集到XLPE电缆发生局部放电时所激发的电磁波信号，必须满足以下要求：

（l）可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号；

（2）带宽和中心频率要合适，结构简单，尺寸小，便于使用和安装；

（3）电压驻波比小于2，并且具有较高的增益和灵敏度，易于实现阻抗匹配[6]。

2.2 天线的设计

2.2.1等角螺旋天线

等角螺旋天线是一种频率无关天线，天线的形状由具有一公共轴和相同参数的等角螺旋线构成。天线具有由平衡馈电线馈电的两个臂，螺旋线的等角臂形成在同一平面上。天线表面非导电介质部分的形状和尺寸与螺旋等角臂的形状和尺寸全等。一般情况下该天线需视其对工作带宽的要求，用 1.5～3 匝做成[7]。螺旋线的极坐标表达式为：

（1）

为螺旋线矢径；为极坐标中的旋转角；为时的起始半径；为螺旋率，它决定着螺旋张开的快慢。

天线的最低工作频率和最高工作频率可以按下式计算：

（2） 其中为螺旋臂起始点到原点的距离，为螺旋臂末端到原点的距离，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图1。对数螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=1.5，。

2.2.2阿基米德螺旋天线

平面阿基米德天线螺旋线的方程为：。其中为曲线上任意一点到极坐标原点的距离，为方位角，为起始角，为螺旋线起始点到原点的距离，为常数，称为螺旋增长率。该天线的参数计算方法如下：

式中为天线外径，为天线内径，为上限工作频率对应的波长，为下限工作频率对应的波长。愈小螺旋线的曲率半径愈小。在外径相同的条件下，螺旋线总长度越大，终端效应越小，波段持性较好。但太小，圈数太多，传输损耗就会加大，通常取每臂大约20圈。螺旋线宽度大一些，其输入阻抗就低一些。自补结构输入阻抗理论值，实际结构输入阻抗约为左右。若螺旋线宽度大于间隙宽度，则可降低输入阻抗[8]。

用Ansoft HFSS软件做出的天线辐射面如图2。阿基米德螺旋天线的各个尺寸为：，，匝数=22.8，。

2.2.3巴伦的设计

平面螺旋天线是平衡对称结构，其馈电方式为平衡馈电。天线传输线采用同轴电缆，然而同轴线虽然属于超宽带馈电线，并且具有良好的宽频带特性，但是其馈电方式为非平衡馈电，因此需要增加平衡馈电到非平衡馈电的转换装置即巴伦。巴伦一般分为同轴线巴伦、双面微带线巴伦、共面微带线巴伦、三线巴伦和Marchand巴伦五种。本文采用指数渐变线式的平行双线微带巴伦，以此来满足宽带平面螺旋天线对于宽带、平衡馈电的要求。所谓平行双线分别指微带线和其对应的地板，当微带线的地板同微带线本身都应用指数渐变，且变换至同样的宽度时，就由初始端的非平衡馈电变成了平衡的平行双线馈电结构，并且在此变换过程中实现了阻抗变换，因此这种指数渐变线结构巴伦就实现了阻抗匹配和非平衡到平衡的变换[9]。

该巴伦分为正反两面，双面均为微带渐变线。始端宽度不同，接同轴电缆，终端宽度渐变到相等，接天线双臂。平行双线渐变线巴伦结构图如图3所示。

由于平面阿基米德螺旋天线的输入阻抗为，所以在工作频带内由输入端的变为输出端的。其非平衡端

线宽可按微带线宽计算，[10]。根据唯一性定理和镜像原理，其特性阻抗约为同样宽度的微带线端口阻抗的2倍，根据上述计算方法，可得巴伦的各项参数为，，，[11]。

3 仿真结果

据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析。如下进行详细的分析。

天线的介质基板选取的是环氧树脂板，它的介电常数，介质基板的厚度。

3.1驻波比

电压驻波比系数VSWR通常用来表征天线与馈线的匹配情况，计算公式为：，其中：为反射损耗的反射系数。它与传输特性阻抗的关系为：

，式中：为天线的输入阻抗；为传输特性阻抗。对数螺旋天线电压驻波比如图4所示，阿基米德螺旋天线电压驻波比如图5所示。

3.2增益

天线增益是综合衡量天线能量和方向特性的参数，通常以天线在最大辐射方向上的增益作为天线的增益，以天线在最大辐射方向的方向系数作为这一天线的方向性系数。天线在某方向的增益G是它在该方向的

辐射强度同天线以同一输入功率向空间均

匀辐射的辐射强度之比，即：

式中：U为天线在某方向的辐射强度；为输入功率[12]。阿基米德螺旋天线的三维增益方向图如图6所示，对数螺旋天线的三维增益方向图如图7所示：

由仿真结果分析可知，阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，并且便于安装使用。因此本设计采用阿基米德螺旋结构做出了天线实物，并进行了现场测试，天线仿真图图8和实物图图9如下：

4 结语

根据XLPE电缆局部放电的特性，高频电磁仿真软件Ansoft HFSS对对数螺旋天线和阿基米德螺旋天线进行了仿真和分析，仿真结果表明两种天线在400MHZ～1GHZ有效工作频带内，都具有较高的灵敏度和优越的性能，能够满足各项性能指标的要求，并且设计了适合于XLPE电缆局放检测的超高频天线，天线中心频率为700MHZ，天线在Z轴正方向具有最大增益值。

设计采用平行双线渐变线巴伦经50同轴电缆馈电，天线具有超宽频带特性，经仿真和测量，在整个有效带400MHZ～1GHZ内电压驻波比小于2， 并且具有较高的增益和灵敏度，可以较好的接收信号并且能抑制现场干扰信号，易于实现阻抗匹配，测试达到了要求。

阿基米德螺旋天线具有较小的尺寸、较大的增益、结构简单的优点，被用来检测XLPE电缆局部放电的超高频信号，此天线具有便于对电缆局放进行非接触检测，其具有较高的灵敏度和良好的方向性，能够满足各项性能指标的要求，同时还可以隔离工频信号和避免空间电晕以及周期性脉冲信号的干扰。

参考文献：

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一、引言

随着通信需求量的增加，为保证整个网络的信号覆盖和通信质量，兴建了大量的基站，这同时增加了环境中电磁辐射水平，引起了社会对电磁辐射对公众健康的影响的广泛关注。因此，探究基站电磁辐射对环境及公众健康的影响意义重大。对于处于不同的地形地貌、环境、地区等的不同类型的基站天线，电磁辐射也各不相同，实地测量费时费力，需要对于具体移动通信基站天线辐射的电磁场值的大小和分布情况，才能研究电磁污染程度，从而确定通信基站选址是否合适。本文从理论数值计算方面分析和研究，模拟基站天线电磁辐射过程。实用软件进行仿真，节省更多的人力，物力，财力。更高效，合理，全面的建立基站。此模型的建立与推广应用对通信基站的辐射环境管理，设计建设，环境影响预测和评估具有重要指导意义，对诚城市可持续发展，城市电磁辐射环境规划和保护具有现实意义和深刻影响。

二、国家颁布的技术标准

国家环境保护局、卫生部颁发了《公众照射导出限值》（GB8702-88）与《环境电磁波容许辐射强度分级标准》（GB9175-88）两个主要技术标准，并颁布了《电磁辐射防护规定》、《环境电磁波卫生标准》两项技术标准。1997年3月，又国家环境保护18号令及《电磁辐射环境保护管理办法》等。

中华人民共和国国家标准“电磁辐射防护规定”（GB8702-88）规定：在一天24小时内，电磁辐射场量在任意连续6 min内的平均值应满足（30～3000MHz）：

职业照射≤2W/m2=200滋w/cm2

公众照射≤0.4W/m2=40滋w/cm2

三、模型建立

3.1电磁辐射模型一：理论预测模型

自由空间是指一种理想、均匀的、各项同性的介质空间，当电磁波在该介质中传播时，不发生反射、折射、散射和吸收现象，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗。

电磁波在自由空间中的传播损耗公式为：

Ls=32.45+20lgr（Km）+20lgf（MHz）

式中：Ls―――电磁波在自由空间的损耗；r―――天线轴向与被测点的直线距离；f―――电磁波的频率；

测试点实际接收的电磁波接受功率为：

从表四的预测结果中看出，当远场轴向距离为14.63m时，符合国家一级标准，功率密度已下降到0.08W/m2以下。

两个模型得到的安全距离大致吻合，也就是说，当场点距离大于14.63m以后，都符合国家一级标准，移动基站的电磁辐射不会对环境造成危害。

四、软件仿真

在实际操作中，模型的计算比较繁琐，而将理论模型导入软件，制出专门分析移动基站电磁辐射的软件，便于我们对移动基站的选址、估算。

我们利用VC++中MFC应用程序框架制作软件进行仿真，将上述两个模型导入软件中，系统自动计算，只有当两个模型的求解值都满足国家一级标准时才输出可以建立基站。

在图3中输入相应参数。

参考文献

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