摘要
由于无人机技术的迅速发展，逐步产生出了一种搭载全向天线的多旋翼无人机测量系统，能够对固定天线或无线电装置的辐射特性进行表征。天线和滤波器在这种测量系统中尤为重要，但两者占用的体积较大，这与无人机紧凑的搭载空间和有限的载重相矛盾。而滤波天线可以将辐射和滤波功能融为一体，满足基于无人机的天线测量系统集成化、低损耗的需求。因此本文围绕滤波天线开展研究，设计了适用于无人机天线测量系统的全向滤波天线。论文的主要研究工作如下: 1、为了实现射频前端辐射与滤波功能一体化设计，提出了一种宽带全向滤波天线。首先，通过在单极子天线馈电处引入阶跃阻抗谐振器(SteppedImpedanceResonator，SIR)，可分别在天线上阻带和下阻带处产生辐射零点，从而提高了天线在通带外的辐射抑制水平;其次，通过对天线地板蚀刻阶梯槽，在其高频阻带形成了额外的辐射零点，从而进一步提高了天线高频阻带的辐射抑制水平。最终，天线的阻抗带宽为1.9～3.51GHz，相对阻抗带宽为59.5％，天线频率选择性较好，高频阻带的辐射抑制水平为13dB，低频阻带的辐射抑制水平为28dB，其不圆度小于3dB。 2、针对多旋翼无人机执行任务时，天线剖面过高、风阻较大的问题，提出了一种低剖面全向滤波天线。首先，基于介质波导模型理论，利用交叉耦合馈电激励圆柱形介质谐振器，在天线通带上边缘产生辐射零点，并增强高频阻带的辐射抑制水平;然后，将四根金属销钉对称分布在介质谐振器内部，使天线在通带低频边缘产生辐射零点，增强了低频阻带的辐射抑制水平;其次，通过在介质谐振器顶部加载金属贴片降低了天线剖面高度。最终，天线的阻抗带宽为1.82～3.28GHz，相对阻抗带宽为57.2％，带外辐射抑制达到15dB以上，有极好的频率选择性，天线不圆度小于3dB。 3、针对多旋翼无人机执行任务时，多旋翼无人机测量系统相对地面待测天线有一定倾角，致使接收信号强度小的问题，本文提出了一种锥形波束滤波天线。首先，将磁电偶极子天线组成环形阵，天线实现锥形波束辐射的同时，在低频阻带产生辐射零点;然后，通过在天线金属辐射贴片上蚀刻开口槽，在其高频阻带产生一个辐射零点;其次，在介质板底面印刷四个对称的驱动寄生贴片，可以进一步在天线通带上边缘产生额外的辐射零点，提高了天线高频阻带的辐射抑制水平和高频通带边缘的频率选择特性。最终，天线阻抗带宽为1.49～2.9GHz，相对带宽为64.2％，并且在天线高频阻带和低频阻带都保持着大于15dB的辐射抑制水平，其不圆度小于3dB。
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