礦用多頻段微帶天線設計

張志文， 徐艷紅， 周夢麗， 王安義

（西安科技大學 通信與信息工程學院，陜西 西安 710054）

0 引言

第五代移動通信技術（5G）具有可靠性高、傳輸速率高、時延小、容量大等優點，促進了煤礦智能化的快速發展[1-2]。然而，隨著5G技術在煤礦的應用，多系統之間的信號干擾愈發密集[3]，嚴重影響數據、語音和圖像通信的質量，煤礦井下多系統共存問題日益突顯。多頻段微帶天線可較好地解決多系統之間的干擾問題，因此，得到了國內外眾多研究人員的廣泛關注。

實現微帶天線多頻段工作的方法主要有以下幾種：① 陷波技術。超寬帶（Ultra Wide Band，UWB）技術覆蓋了所有需要的工作頻點[4]，但無法避免多個通信系統及各工作頻點之間的干擾，文獻[5-6]針對UWB天線采用陷波技術，實現了多個通信系統和各工作頻點之間的有效隔離。② 貼片開槽或加載缺陷地技術。文獻[7]通過在微帶天線的輻射貼片上開U形槽，達到天線在多個頻點工作的目的；文獻[8]在接地板上蝕刻L形缺陷地結構，使天線具有雙頻工作特性。③ 多層堆疊貼片技術。通過堆疊多個大小不同的貼片產生多個工作頻段[9-10]。④ 加載超材料結構。在天線上加載諧振環或互補諧振環[11-13],使天線具有多頻工作特性。⑤ 在平面單極子天線上加載不同形狀的枝節。通過將2個枝節彎曲成半環形倒L[14]、加載弧形和L形枝節[15]、采用三叉戟式天線[16]、彎延天線枝節[17]等方式，滿足天線多頻段工作需求。

平面單極子天線具有制作簡單、成本低、質量輕、結構靈活且易于集成等優勢。……