【摘 要】
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现有车载通信天线越来越多,天线的美观性与隐蔽性需求对车载通信天线提出了新的要求。其中,可以集成在车载透明玻璃上的光透明天线成为当前研究的热门课题。然而,车载光透明通信天线研究尚处于探索阶段,还有大量基础性研究工作有待开展。天线透光性要求限制了材料选取与天线形式的设计,造成现有透明天线的辐射效率较低、增益低、难以与载体平台共形等问题。为此,针对车载蓝牙定位、车载UWB定位和车联网等典型车载通信应用场
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现有车载通信天线越来越多,天线的美观性与隐蔽性需求对车载通信天线提出了新的要求。其中,可以集成在车载透明玻璃上的光透明天线成为当前研究的热门课题。然而,车载光透明通信天线研究尚处于探索阶段,还有大量基础性研究工作有待开展。天线透光性要求限制了材料选取与天线形式的设计,造成现有透明天线的辐射效率较低、增益低、难以与载体平台共形等问题。为此,针对车载蓝牙定位、车载UWB定位和车联网等典型车载通信应用场景,提出了三款基于铟锡氧化物(ITO-Indium Tin Oxide film)透明导电材料的透明天线结构设计与实现,主要包括:1、针对车载蓝牙定位的应用场景,采用平面印刷单极子天线的天线形式,研究基于曲流技术的透明天线小型化实现方式。为了提高天线的辐射效率,研究了不同阻值导电薄膜与天线拓扑结构形式对辐射效率的影响。仿真与测试结果表明:该天线在整个谐振频段(2.34~2.84GHz)内的辐射效率在达到27%~38%,优于现有大部分ITO透明天线辐射效率。2、针对UWB车载定位的应用场景,采用环形地平面缝隙天线形式,实现天线的宽频带特性,通过研究天线结构与馈电线结构对辐射效率的影响,提高天线整体辐射效率。进一步地,研究了天线集成在不同厚度的玻璃对天线性能的影响,以此评估载体作用。仿真与测试结果表明:天线在谐振频段(6~10GHz)内的辐射效率达到26%~43%。3、针对车联网典型应用场景,基于偶极子变形结构设计了一款蝶形天线,该天线具有易加工、易共形的特点,可以很好地共形在透明车窗玻璃上。该天线工作频率为5~7GHz,完全覆盖车载短距离通信频段(5.905~5.925GHz),能够很好的实现车与车之间的互通互联。测试表明:天线在整个频段内的辐射效率为20%~35%。上述三款车载透明天线研究中,除了电磁结构优化与馈电方式设计,本文还讨论了具有电损耗特性的透明天线设计要求与方法,分析不同阻值透明导电薄膜材料与天线结构形状对透明天线辐射效率的影响。这些研究为车载通信光透明天线开发提供基础理论与技术支持,具有良好的技术应用前景。
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