【摘 要】
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随着城市的飞速发展,自然灾害,人为事故等各种状况的出现,需要在各种狭小、恶劣的环境下进行数据的勘测、监控等工作。一般情况下,人类很难胜任这类工作,而具有小型化、稳定信号的无人机,可以有效地解决这些问题。为了满足此种无人机能够达到搜索范围广、信号接收强等特征,文章设计了两种用于通讯系统收发信号的小型化、集成化和高性能结构的天线。基于LTCC天线理论,本文首先仿真设计了一种双频段曲折线型LTCC小型化
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随着城市的飞速发展,自然灾害,人为事故等各种状况的出现,需要在各种狭小、恶劣的环境下进行数据的勘测、监控等工作。一般情况下,人类很难胜任这类工作,而具有小型化、稳定信号的无人机,可以有效地解决这些问题。为了满足此种无人机能够达到搜索范围广、信号接收强等特征,文章设计了两种用于通讯系统收发信号的小型化、集成化和高性能结构的天线。基于LTCC天线理论,本文首先仿真设计了一种双频段曲折线型LTCC小型化天线,尺寸为5.5×13×1.5 mm3,共有两层辐射单元。该天线的谐振频率分别为3.35 GHz和5.25 GHz。在回波损耗S11为-7.5 dB时对应的天线带宽分别为300 MHz和320 MHz,相应的谐振频率和频带带宽基本满足无人机WiMAX(城域网)频段和WLAN频段的带宽要求。文章通过HFSS软件设计了一种适用于无人机的三频段LTCC天线。该天线比第一种天线尺寸更小,大小为5×12×0.5 mm3,总共有三层辐射单元。3.38 GHz的谐振频率工作在最上层辐射单元中,4.64 GHz的谐振频率工作在中间层辐射单元中,这两层辐射单元基本满足无人机WiMAX频段信号的接收和发送需要,最下层辐射单元的谐振频率为5.82 GHz,在回波损耗S11为-10 dB时,对应的带宽分别为50 MHz、670 MHz和350 MHz。另外,还研究了耦合线以及中、下两层辐射单元不同的高度对天线性能的影响。最后,为了验证设计的三频段天线在无人机中的可用性,文章使用相对介电常数εr=5.5,正切损耗tanδ=0.0006296(Li2ZnSiO4材料)的生瓷片,利用LTCC工艺制作了天线实物。文章对天线实物做了参数测量,与仿真数据作对比基本满足无人机实际应用需求。
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