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防抗一体化窄带能量选择防护天线设计

盖龙杰 徐延林 王思钧 刘培国 虎宁 贺正伟

盖龙杰, 徐延林, 王思钧, 刘培国, 虎宁, 贺正伟. 防抗一体化窄带能量选择防护天线设计[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251363
引用本文: 盖龙杰, 徐延林, 王思钧, 刘培国, 虎宁, 贺正伟. 防抗一体化窄带能量选择防护天线设计[J]. 电子与信息学报. doi: 10.11999/JEIT251363
GAI Longjie, XU Yanlin, WANG Sijun, LIU Peiguo, HU Ning, HE Zhengwei. Design of a Narrowband Energy Selective Protective Antenna Integrating Electromagnetic Protection and Anti-interference Capabilities[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251363
Citation: GAI Longjie, XU Yanlin, WANG Sijun, LIU Peiguo, HU Ning, HE Zhengwei. Design of a Narrowband Energy Selective Protective Antenna Integrating Electromagnetic Protection and Anti-interference Capabilities[J]. Journal of Electronics & Information Technology. doi: 10.11999/JEIT251363

防抗一体化窄带能量选择防护天线设计

doi: 10.11999/JEIT251363 cstr: 32379.14.JEIT251363
基金项目: 国家自然科学基金(62293491, 62571533, 62501643)
详细信息
    作者简介:

    盖龙杰:男,博士研究生,研究方向为电磁兼容与防护

    徐延林:男,副教授,研究方向为电磁兼容与防护

    王思钧:男,本科生

    刘培国:男,教授,研究方向为电磁兼容与防护

    虎宁:男,讲师,研究方向为电磁兼容与防护

    贺正伟:男,博士研究生,研究方向为电磁兼容与防护

    通讯作者:

    徐延林 13298656824@163.com

  • 中图分类号: TN97

Design of a Narrowband Energy Selective Protective Antenna Integrating Electromagnetic Protection and Anti-interference Capabilities

Funds: The National Natural Science Foundation of China (62293491, 62571533, 62501643)
  • 摘要: 基于同轴馈电的微带贴片天线结构,该文设计了一种防抗一体化功能的窄带能量选择防护天线。防抗一体化,指的是防护和抗干扰功能的一体化设计。所设计的天线可有效抑制带外干扰,同时在带内具备电磁防护能力,低场强的电磁波入射时,天线正常工作,电磁波被天线接收; 高场强的电磁波入射时,天线自适应切换为防护模式,电磁波无法被天线接收。首先,采用特征模分析法对微带贴片天线辐射单元的潜在工作模式进行分析,结合电场和磁场模式分布研究其阻抗匹配特性,从而确定同轴馈电点的最优位置。随后,通过调控介质基板的介电常数,使天线具备窄带工作特性以及优异的带外干扰抑制能力,带外干扰抑制能力可达22。1 dB以上。进一步采用介质基板上下分层与中心镂空的设计方法,围绕同轴馈电探针构建空腔结构,并集成电磁防护功能模块,结合等效电路法阐释所设计天线的工作原理。当低能电磁波入射时,二极管处于断开状态,天线维持正常工作。当高能电磁波入射时,二极管导通,天线切换至防护状态。最后,完成天线的实物制备与实验测试,实测结果表明该天线具备尺寸小、窄带工作特性以及优异的电磁防护能力,防护效能最高可达26 dB。该研究实现了能域电磁防护和频域带外抗干扰的防抗一体化设计,展现出尺寸紧凑、频带窄、防护效能高的综合优势。
  • 图  1  防抗一体化窄带能量选择防护天线应用场景

    图  2  微带贴片结构边界条件设置及模式强度分析

    图  3  微带贴片结构在主工作频点处的模式电流分布

    图  4  微带贴片结构在主工作频点处的模式方向图

    图  5  微带贴片结构在876 MHz频点处的模式电场和磁场分布

    图  6  同轴馈电型贴片天线结构

    图  7  介电常数变化对天线工作频段的影响

    图  8  贴片尺寸对天线工作频段的影响

    图  9  天线不同馈电点位置时的反射系数和输入阻抗大小

    图  10  窄带能量选择防护天线结构

    图  11  天线的反射系数和增益-频率曲线

    图  12  窄带能量选择防护天线仿真方向图

    图  13  天线在正常工作时和防护状态时的方向图对比

    图  14  天线在不同强度电磁波辐照下的等效电路图

    图  15  所设计天线在馈电结构处的电流分布

    图  16  天线实物

    图  17  天线反射系数的仿真和实测结果

    图  18  窄频带能量选择防护天线实测方向图

    图  19  天线防护效能实测场景

    图  20  天线实测防护效能

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  • 修回日期:  2026-03-10
  • 录用日期:  2026-03-10
  • 网络出版日期:  2026-03-22

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