[01496914]适用于高速轨道交通和飞行器的嵌入式宽带天线技术研究

随着科学技术的不断进步,飞行器、舰船、车辆等性能越来越优越,要求有更完美的气动性、更低的雷达反射截面和红外特性,也对天线提出了完美共形兼顾牢固性、低成本、宽带性和小型化等的要求。嵌入式天线因其具有易集成、低剖面、体积小、容易制造和空间利用率高的特点而十分适用于解决上述应用场景的天线需求。一方面嵌入式天线能够嵌入到载体或者加载后对载体的外观和气动性没有影响,在高速飞行器、高速轨道交通通信系统、城市轨道交通系统、机载/舰载/车载通信系统、机场地面通系统等方面拥有着广阔的应用空间;另一方面室内通信的兴起要求设计新型天线,在外观上能和一些必要的室内接口集成,比如电源、网络、有线电视、电话等接口,嵌入到墙壁中,方便安装和维护。本研究旨在为高速运动物体天线提供嵌入式/挂载式天线解决方案,研究提出三个系列的天线,根据不同性能适配不同的运用环境。第一系列是嵌入式宽带双极化天线,具有简单的结构,加载至平台后,不影响加载平台的流线型结构;性能上兼顾带宽、高隔离和稳定辐射方向图性能。其结构为简单的金属背腔式缝隙结构,通过恰当设计两种极化的馈电结构实现极化之间的高隔离,通过对辐射体的设计实现45%相对带宽的频带覆盖,并在整个工作频段内保持稳定的定向辐射方向图和增益性能。第二系列是基于SIW背腔的低剖面嵌入式天线作为高性能嵌入式天线的解决方案,通过对辐射缝隙的设计实现了多频/宽频性能,通过引入介质集成波导背腔实现了低剖面,该系列的天线制作简单方便且成本低,十分方便集成于加载平台。第三系列是挂载式多频/宽带双极化全向天线系列,基于缝隙天线的理论,提出了系列宽带/多频垂直/水平双极化天线,天线辐射体均为全金属结构,通过垂直缝隙实现水平极化全向辐射,通过水平弯折槽实现垂直极化全向辐射,结构简单新颖,且将多频化、双极化、全向辐射特性集为一体,这是目前大多数天线无法做到的。提出了刀形封装构想,既有利于减少风阻,又保护天线系统免受外部环境影响,适用于安装在高速车辆/飞行器上,尤其适合非金属结构的无人机。