基于无线通信的液体天线研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jinjiajie
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随着无线通信系统在军事、民用领域的广泛应用,天线作为系统中必不可少的部分发挥了至关重要的作用。液体天线作为一种新型天线,充分利用了液体的流动性、透明性等特性,具有可重构性强,雷达散射截面小等优点,在未来无线通信领域具有潜在的应用价值。基于液体天线的独特优势,本文主要从以下几个方面开展研究:1)提出了一种通用的液体介电参数测量方法并搭建了配套系统,该方法既具有较高的测量效率又保持了全波法的准确性,具有测量频段宽、测试速度快的优点,适用于任意形状的探头。利用液体介电参数测量系统,我们对多种典型液体样本进行了测试,验证了该方法的有效性。2)提出了一种紧凑型频率可重构纯水介质谐振天线,并设计了液体自动控制系统。天线具有较宽的频率可调范围,可以工作在168 MHz-474 MHz(S11<-10 d B),在该频段内效率可达80%以上,尺寸为270×270×131 mm~3(0.15λ×0.15λ×0.07λ@168 MHz)。自主设计的液体控制系统提高了液体天线可重构的效率,该天线可用于VHF(Very High Frequency)和UHF(Ultra High Frequency)频段。3)提出了一种方向图可重构盐水天线,该天线具有可切换的13种稳定工作状态(1种全向性状态和12种定向性状态),水平面上可实现360°波束扫描。天线不用时可排出液体,降低雷达散射面积。天线可工作于334 MHz-488 MHz,覆盖Lo Ra(Long Range)模块的工作频段(433 MHz),基于可重构盐水天线和Lo Ra模块搭建通信系统,验证了水天线在远距离无线通信中的应用。4)提出了一种高增益可穿戴液体介质谐振天线,利用液体可共形特性,天线可实现自由变形,结合Fabry-Perot谐振腔技术,有效提高了天线增益。该天线工作于ISM频段(Industrial Scientific Medical band,2.4 GHz-2.48 GHz),最大增益为8 d Bi,效率可达50%至70%。仿真结果表明,天线在共形以及人体环境下均可以正常工作,适用于人体可穿戴应用。
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