對地?zé)o關(guān)天線的研究與探索.pdf

1、伴隨著高速火車在交通運(yùn)輸業(yè)中重要性的增加,火車上的無線通信也日益受到重視。天線作為火車上無線通信設(shè)備的重要組成部分,它的性能對通信質(zhì)量的好壞有很大影響。由于天線存在對地依賴性,當(dāng)它被安裝在不同火車的車廂頂部工作時(shí),由于車廂尺寸以及安裝位置的不同,會(huì)使天線發(fā)生工作頻率的偏移,這給批量生產(chǎn)和安裝帶來不必要的麻煩。為了便于安裝調(diào)試,保障通信質(zhì)量,研究如何在不影響天線工作性能的條件下,減小其對地依賴性也就成為了迫切需要解決的問題之一。
　

2、　 眾所周知,使用光子晶體結(jié)構(gòu)能夠提高天線的工作特性,本文在研究由光子晶體結(jié)構(gòu)組成的高阻電磁表面特性的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一款單頻對地?zé)o關(guān)天線,詳細(xì)給出了設(shè)計(jì)過程以及制作測試結(jié)果,利用高阻電磁表面減小了單頻天線的對地依賴性,為鐵路通信天線的設(shè)計(jì)與安裝提供了新的思路。
　　 針對鐵路通信的多頻段共用的發(fā)展趨勢,本文進(jìn)一步研究了實(shí)現(xiàn)雙頻高阻電磁表面的可能性,提出用兩個(gè)單頻高阻電磁表面進(jìn)行級聯(lián)以產(chǎn)生雙頻效果的思路,在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究了各種

3、組合結(jié)構(gòu)的性能,最后得到了一款雙頻高阻電磁表面,并制作了相應(yīng)的樣品,進(jìn)行了測試,實(shí)測結(jié)果基本與理論分析相符合。為實(shí)現(xiàn)減少多頻段通信天線對地的依賴性奠定了基礎(chǔ)。
　　 論文共分為五個(gè)部分。
　　 首先,討論了本文的研究背景、現(xiàn)狀,并指出了研究意義,為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 其次,介紹了天線設(shè)計(jì)中比較重要的一些參數(shù),包括天線的輸入阻抗、方向圖、方向系數(shù)、增益、效率以及描述天線的頻帶特性、極化特性的電參數(shù)等。然后通

4、過仿真、設(shè)計(jì)、制作、測試,得到了一款工作在2.4GHz的直立單極子天線,這一部分工作主要是為了設(shè)計(jì)對地?zé)o關(guān)天線做準(zhǔn)備。
　　 接著,本文指出天線的對地依賴性,研究了當(dāng)金屬接地面大小變化時(shí),單極子天線的工作頻率的變化規(guī)律；隨后詳細(xì)介紹了高阻電磁表面的相關(guān)概念以及作用,運(yùn)用軟件仿真詳細(xì)分析了重要結(jié)構(gòu)參數(shù)對高阻電磁表面諧振頻率的影響,經(jīng)優(yōu)化得到諧振頻率為2.4GHz時(shí)的高阻電磁表面的相應(yīng)結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且將高阻電磁表面與單極子天線相結(jié)合,

5、通過仿真、優(yōu)化,得到了與地關(guān)聯(lián)小的一款單頻天線,實(shí)測結(jié)果表明:當(dāng)以高阻電磁表面作為反射面時(shí),即使接地面的大小發(fā)生改變,單極子天線的工作頻率仍然能夠穩(wěn)定在2.4GHz,證明了設(shè)計(jì)的可行性。
　　 然后,本文在DGS級聯(lián)的啟發(fā)下,提出了一種新型的雙頻高阻電磁表面結(jié)構(gòu)。通過將兩種不同周期、不同諧振頻率的單頻高阻電磁表面組合在同一塊介質(zhì)板上來獲得雙頻的效果。本文重點(diǎn)對高阻電磁表面單元周期、邊長、縫隙、過孔半徑、兩種不同周期的高阻電磁表面