对无线通信车的天线策划论述

天线的最终结构尺寸,单极子天线高度为70mm,3根支撑铜柱的直径为16mm,其与地板边缘的距离为15mm,铜柱高度125mm,由于圆形地板设置为理想导体,因此没有厚度,而金属底板材料为铝,厚度为3mm。整个天线的外形尺寸为:300mm(直径)×200mm(高度)。这里未将天线罩放入仿真模型,其原因是透波性良好的天线罩对天线的反射系数、增益、方向图等电参数的影响很小,基本可以忽略不计。因而为节省模型解算时间,略去了天线罩的仿真。

由于此天线的外形尺寸受到整体结构的严格约束,对天线的仿真优化基本集中在了其辐射单元的长度上。在900MHz时,天线在水平面(H面)不圆度为1.53dB;在1000MHz时,其H面不圆度为1.64dB;其中在1100MHz时,其H面不圆度为1.85dB,均达到指标要求。经过仿真天线在整个需求频带内增益均在2.9dBi以上,符合指标要求。

天线的安装与测试

1天线的安装

天线底板选用重量轻、强度好的铝质材料制造;天线罩则为透波性好、强度高的玻璃钢制成;天线组装时,对所用结构尤其是铜质辐射极子等做了三防防护处理,然后用Ⅲ级褐绿色聚氨酯丙烯酸漆做表面涂层。另一方面,在辐射单元与电缆连接时,为了稳固结构,采用与N型插座芯线机械连接,辐射单元底部打孔,在热固性塑料模压成形过程中,使模压塑料穿透自然形成销子,以加固连接强度。之后用高强度环氧材料将辐射器与法兰粘结,用紧固螺丝拧紧形成一体。

2天线的测试

图1(a)、(b)分别给出了天线的实际测量的反射系数和在1000MHz时的辐射方向图。从中可以看到天线电特性完全满足指标要求,尤其是在1000MHz,其不圆度只有0.35dB。在1000MHz时的E面方向图与仿真略有不同,就其差别而言,可以认为是由于在安装过程中,车体顶部很大且与天线底板电相连,与仿真有一定的不同所造成的。表1给出了天线的实测增益,其中最小增益为3.2dBi,满足指标要求。

结语

运用Ansoft公司的HFSS电磁仿真软件,成功优化仿真了一个工作频带为900~1100MHz,主要用于无线通信的车载圆盘天线。通过在制作和安装过程中对天线结构的调整,使其具有很好的耐振、抗冲击、耐腐蚀等特性,机动性能良好。安装后进行实地测试,其电性能优异,完全符合指标需求,满足预期结果。