王婷婷，　徐钊

(中国矿业大学 信息与电气工程学院, 江苏 徐州　221008)

一种矿用定向天线设计

王婷婷，徐钊

(中国矿业大学 信息与电气工程学院, 江苏 徐州221008)

摘要：设计了一款适用于巷道类狭长受限空间的双臂平面螺旋天线。该天线由4条等角螺旋线构造的2个对称的螺悬臂组成。与传统的全向天线相比，该天线辐射的定向波束可减少无线电波在巷道壁上的反射损耗，圆极化特性可有效减弱巷道内多径效应的影响，双向辐射特性可提高辐射效率。仿真结果表明，工作在2.4 GHz频段时，5圈双臂平面螺旋天线的3 dB半功率波瓣宽度大于60°，增益大于4 dB；10圈双臂平面螺旋天线的3 dB半功率波瓣宽度为120°，增益大于6 dB。

关键词：双臂平面螺旋天线； 圆极化； 有向辐射； 抗多径

0引言

在煤矿巷道类受限空间，无线电传播最突出的一个现象就是多径效应，即从发射源辐射出的电磁波由于巷道壁和各种障碍物阻挡，会发生反射、散射、绕射等现象[1]。近年来国内外学者对无线电波在井下的传播预测理论比较关注，已建立了初步的信道模型系统，为巷道内电磁波传播特性的研究奠定了基础[2]。但目前针对巷道等带状环境下的天线理论研究还未形成体系。现有矿井无线通信系统大多采用单极子类鞭状天线[3]和微带天线[4]。该类天线近似为全向辐射，在狭长巷道中的辐射波束会因巷道壁的阻挡而产生较多的反射损耗。霍羽等[5]研究表明，该类天线辐射波束与巷道耦合后的波束为有向辐射波束，证明具有定向辐射波束的天线更适用于巷道类受限空间。……