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原文传递应用于车联网的多频车载天线研究

论文题名：	应用于车联网的多频车载天线研究
关键词：	车联网;多频车载天线;顺序旋转技术;车辆行驶
摘要：	随着物联网(InternetofThings,IoT)的快速发展，万物互联已逐渐变成现实。车联网(InternetofVehicles,IoV)作为IoT在车辆领域的具体应用，是IoT的最大应用之一。由于汽车成为人们生活不可或缺的一部分，所以车载通信、车载娱乐和车辆安全等变得尤为重要。对于车载通信而言，车载天线性能的优劣直接影响到车辆通信质量。因此，车载天线的研究对提高车辆通信质量和加强车辆行驶安全等方面都具有实用价值和现实意义。针对车对地面设备通信场景和车对卫星通信场景，设计并研究了满足车辆通信的天线，本文的主要研究工作如下：　　1．针对车对地面设备通信场景，本文提出了一种覆盖车载LTE频段和专用短程通信(DedicatedShortRangeCommunication,DSRC)频段的新型三维立体结构的鱼鳍天线。该天线由两个频段的功能部件组成，无需额外匹配网络，可以部署在车顶鱼鳍罩的小空间内。天线的上半部分由两个垂直臂支撑的齿结构组成，在低频段(690-944MHz)发挥重要作用。天线的下部包括两个反向倾斜的L形辐射器，工作在高频段(1.46-6.00GHz)。仿真结果表明，该车载天线在带宽范围内可达到S11lt;-6dB，并在水平面内获得车辆通信所需的全向辐射方向图。为了评估天线的辐射性能，模拟了天线安装于车顶的场景，该天线为车辆通信提供了宽带性能和良好的全向辐射性能。　　2．针对车对卫星通信场景，本文提出了一种新颖的基于传输线馈电的单端口双频段双圆极化滤波天线。天线的双频特性是通过激发堆叠贴片实现的，该天线分别支持低频段的右旋圆极化辐射和高频段的左旋圆极化辐射。馈电网络采用传输线实现，可等效为并联电路，当低频贴片工作时，高频贴片呈现高阻抗特性。反之，当高频贴片工作时，低频贴片呈现高阻抗特性。因此，天线具有良好的滤波性能。天线的测量结果与仿真结果具有良好的一致性。阻抗带宽分别为5.80-6.10GHz和9.20-10.64GHz，轴比带宽分别为低频段40MHz和高频段180MHz。同时，辐射方向图在工作频段内稳定。　　3．为了提高车载卫星通信天线的圆极化带宽，本文提出了一种用于车载卫星通信系统的新型双频段双圆极化顺序旋转滤波阵列天线。首先，设计了一种双频段滤波天线单元，通过垂直激励矩形贴片实现双频特性。采用垂直馈电方式，实现了两个不同频率端口之间的良好隔离。圆环形频率选择结构添加到馈电网络。因此，该单元表现出滤波性能。其次，提出了一种解耦方法，通过在矩形贴片上刻蚀正交槽来改变辐射体表面的电流路径，从而减小顺序旋转阵列不同单元之间的耦合。最后，对所设计的天线进行加工测试，验证了设计的准确性，仿真与测量结果基本相同。阵列的-10dB阻抗带宽分别为7.26-7.46GHz和8.07-8.36GHz。阵列的两个通道之间的隔离度均大于30dB，高低频轴比带宽均为360MHz。该阵列在车对卫星通信场景具有良好的应用前景。
作者：	陈伍权
专业：	电子科学与技术
导师：	荣波;罗伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆邮电大学
学位年度：	2022