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电离层数字测高仪的信号发射和接收必须使用天线，而发射机通常使用的天线存在尺寸过大不便于移动观测的问题。本文探讨并自行设计了小型环天线，用于基于USRP平台的小型高频回波接收系统，效果良好。 在总结国内外环形天线的重要研究成果的基础上，给出了小型环天线回路方程的推导过程，分析了小型环天线的辐射效率、阻抗特性。分析表明，环形天线的辐射效率随着环的大小增加而提高；将输入阻抗的分析用于计算质量因子和调谐回路的带宽，同时给出了在这个带宽的合适阻抗匹配网络。对该天线进行了辐射性能的仿真和天线阻抗的测量，设计了有源天线的前端信号放大电路。 配合通用软件无线电平台USRP，组成了电离层高频回波探测系统。通过所设计的小型环天线与T2FD天线作对比试验，比较了不同天线得到的回波接收强度与信噪比数据。信号接收强度比T2FD低3dBi，从回波强度图中可以验证所设计的小型环天线可以在整个信号频段接收到回波信号，并且在6MHz到9MHz的强干扰频段有较好的接收效果。 电离层扫频回波探测实验表明，整套系统可用于1MHz到15MHz电离层回波探测，小型环天线能够在宽频率范围工作。该天线设计实现了节省研发成本、缩短研发周期、方便电离层流动观测的要求，具有应用价值。小型环形天线的设计成功并应用将有助于提高电离层测高仪的便携性。