第五健健,张健穹,王庆峰,李相强

(西南交通大学 物理科学与技术学院,四川 成都 610031)

车载天线是高速磁悬浮列车毫米波无线通信的关键部件之一,要求其具有圆极化和扇形波束辐射(俯仰面波束宽度小、方位面波束宽度大)等特性。文献[1]提出一种反射面天线,产生了波束宽度为7.6°×24.8°的扇形波束和圆极化辐射,实现了磁悬浮列车的毫米波通信,但是该方案存在的主要不足是天线体积较大,高度较高,影响列车的高速运行。2020 年,鄂蕴刚[2]提出一种28 单元的中心馈电小型化波导螺旋阵列天线,该天线馈电系统采用同轴波导中心馈电、四路矩形波导并馈的形式,实现了所有单元的等幅同相馈电,大幅度降低了车地通信天线的尺寸。但是该方案仍存在以下不足:一是加工精度高,难度大;二是所有螺旋单元均采用介质套进行悬空固定,天线的晃动或震动会引起螺旋的旋转和错位,天线机械稳定性差,不利于工程应用;三是所有螺旋需要手动旋转调相,容易产生相位误差,不能较好保证天线工作性能的稳定。

随着无线通信系统的蓬勃发展,天线作为毫米波系统的关键部件之一逐渐向着小型化、宽频带、高效率、低成本和易集成方向发展。间隙波导[3]技术是一种新型的波导结构,可以由理想电导体表面、理想磁导体表面、软硬表面和电磁带隙结构[4-6]等各种特定边界条件构成。在实际使用中,电磁带隙由金属导体或介质构成周期排布的结构组成,用于限制某一频带内的电磁波传输,从而防止能量的泄露。……