用于井下微波輸能的微帶陣列天線設(shè)計(jì).pdf

1、伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為井下工作不可缺少的一部分，傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，供電時(shí)間有限、維護(hù)成本高，嚴(yán)重影響無(wú)線傳感器的普遍采用。微波輸能技術(shù)可以為解決傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量補(bǔ)充問(wèn)題提供一種很好的方式；因此本文以微波輸能為研究方向，分析煤礦井下電磁波傳輸特性并設(shè)計(jì)微帶陣列天線，該研究對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)能量補(bǔ)充問(wèn)題的解決具有理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過(guò)煤礦井下電磁波傳輸特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)波導(dǎo)模型和對(duì)數(shù)衰減模型進(jìn)行

2、仿真比較，對(duì)比結(jié)果表明對(duì)數(shù)衰減模型更適合對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合分析。針對(duì)不同的可能影響因素如極化方式、巷道大小和巷道壁材質(zhì)等，分別測(cè)量了各巷道中接收天線在不同位置、不同極化方式 X（水平）、Y（垂直）、Z（縱向）下的接收功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，小規(guī)模矩形巷道（距離不大于10m），其巷道尺寸和材質(zhì)對(duì)傳播特性影響較小，天線的極化方式以及傳輸距離是其主要影響因素。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果，陣列天線的設(shè)計(jì)指標(biāo)應(yīng)為：線極化、波束集中、高增益。
　　結(jié)合井下電

3、磁波傳播實(shí)驗(yàn)結(jié)論與相關(guān)的天線基礎(chǔ)知識(shí)理論，設(shè)計(jì)出了仿真增益達(dá)7.81dB、匹配良好的內(nèi)嵌式微帶天線單元。利用陣列天線綜合的方法確定了陣列天線的陣元間距、陣元數(shù)目等陣列天線關(guān)鍵因素，并設(shè)計(jì)了用于連接微帶天線單元的饋電網(wǎng)絡(luò)，將這些元素組合進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明設(shè)計(jì)的4×4微帶陣列天線符合提出的設(shè)計(jì)指標(biāo)，其增益達(dá)20.15dB、E面半功率波瓣寬度為15°、H面半功率波瓣寬度為20°，副瓣電平低于-10dB。將制作的微帶陣列天線在模擬巷道中進(jìn)行