城市轨道交通移动通信系统主要包括:专用移动通信系统;乘客信息车地无线通信系统;列车运行控制车地无线通信系统;警用集群移动通信系统;数字集群无线政务网引入系统;商用移动通信系统3G/4G和未来5G通信系统。这就要求轨道交通移动通信系统天线具有高增益宽频带的特点。同时,由于隧道无线电波的传播特性,要求天线具有强方向和定向的特点,WiMAX工作频率在700MHz和2.3,G,2.5G和3.5GHz,同时主要业务工作频率在2.4GHz/5.8GHz,为了满足上述移动通信的需要,设计一款轻质高增益印刷对数周期天线。
天线分别使用FR4和 TB-73为基板,天线的带宽为700MHz-6GHz使用频段内驻波比小于1.5,仅有个别频点性能不理想,如果不使用870MHz和1100MHz等。两块基板的平均增益都在9dB以上,并且以TB-73为基板要比FR4高出将近1dB。
天线在频段0.65GHz-3.0GHz内的增益
图3 800m , 1800m,2450m E面图
印刷对数周期偶极子天线实测
天线采用的测试设备为Angilen公司出的矢量网络分析仪N5230A,其频带范围为10 MHz to 20 GHz,其测试精度可达10Hz。根据仿真结果,在实测中采用以TB-73为基板的天线,如图4 所示。
图4 实际制作的天线
图5 裸天线的实际测试结果