用于高频 (HF) 频段高功率宽带传输的 E 类有源电小天线

由于电磁波波长较大 (10-100 m)，在高频 (HF) 频段 (3-30 MHz) 工作的天线通常是电小的。然而，无源匹配电小天线 (ESA) 的带宽-效率积受到根本性的限制。使用 24 kHz 或更高带宽的宽带 HF 波形最近在军事通信应用中受到了极大关注。由于 ESA 带宽-效率积的基本物理限制，从传统的无源 ESA 有效辐射此类信号非常具有挑战性。然而，有源天线不受相同约束的限制。在这项工作中，我们提出了一种高功率有源 ESA 的设计与实验表征，与无源匹配的 ESA 相比，其具有增强的带宽-效率积。具体而言，所提出的有源 ESA 能够辐射 24 kHz 或更高带宽的宽带 HF 信号，总效率高达 80$\%$，辐射功率水平接近 100 W。我们的方法使用一个高效、集成的 E 类开关电路，专门设计用于在超过 24 kHz 的带宽上驱动电小、高 Q 值的 HF 天线。使用高 Q 值 RLC 天线模型，我们成功演示了采用所提出的 E 类开关架构的宽带二进制 ASK、PSK 和 FSK 调制。实验结果表明，在相同数据速率和误码率 (BER) 下，该 E 类有源天线的带宽-效率积比等效的无源设计高 5.4-9.8 dB。