随着无线通信应用领域的不断拓展,作为无线通信重要部分的天线,其性能的好坏直接影响了通信的质量。而不同的应用场景对天线提出了更多的技术要求。小型化、宽频带或多频段组合、环境适应性等是天线发展的重要方向。而智能交通时代的到来,使汽车、火车等交通工具上的通信业务会越来越多,车载天线的需求急增,但由于一般的天线明显具有对地依赖性,所以当天线地的大小发生变化时,天线的性能也将发生改变。像轿车车顶上的天线,需要根据车的大小和天线安装的位置的不同而设计不同的天线;同样的,同一款天线,当安装于不同的列车上,或者安装于列车的不同位置时,相当于天线的地发生了改变。地的改变将影响天线的性能,严重的时候,天线的性能完全恶化,将不满足所设计的要求。如果所设计的天线能够对地无关,或者地对天线性能的影响尽量小,从而当地的大小发生改变时,天线的性能相对稳定,即天线的环境适应性较好。这不仅降低了天线的安装复杂度,而且也节约了人力资源。因此,天线的对地无关性研究对于天线工程应用具有十分重要的现实意义。本论文详细研究了扼流柱、电磁带隙结构(EBG)、频率选择表面(FSS)三种结构实现减小天线地对天线性能的影响,设计并实验验证了三种结构减少对地相关的可行性,最终提出有机结合扼流柱和EBG结构,实现了一款对地相关性较小的双频车载天线,为其工程应用奠定了基础。论文主要内容如下:首先,提出并研究了扼流柱结构减小天线对地相关性。将一根根单独的圆柱垂直地放置于印刷单极子天线的地上,并且和地相连接,圆柱将成为地的一部分。随着天线地的变化,表面电流都被扼流柱限制在一定的较小的空间内,从而减小了表面波的衍射,即达到减小地的大小对天线性能影响的目的。其次,分析并设计了蘑菇型EBG结构减小对地相关性。因为EBG结构具有带隙特性,当在EBG结构的谐振频率处,阻抗将趋于无穷大,从而导致该频率的电磁波不能通过EBG结构进行传播。本文通过优化设计EBG结构抑制了表面波的传播,即减小了天线地对天线性能的影响。最后设计了一款加载EBG结构的对地依赖性较小的单频WLAN天线,并用实验验证。接着,研究了双频FSS结构对双频段天线的地相关抑制性。利用FSS具有带通或带阻特性,在分析FSS各类单元结构特性的基础上,确定选取方形环作为FSS结构的基本单元,分别设计了一款单频和双频具有带阻特性的FSS结构单元,并将其加载在单频和双频WLAN天线,实现对地相关的减小。仿真和实测结果表明,所设计的FSS结构对表面波的抑制效果较好。最后,在总结上述三种对地无关机理的基础上,提出了扼流柱结构和EBG结构有机结合方案,实现车载双频天线的对地无关设计,该天线可以应用于铁路上GSM-R双频通信,仿真及测试表明,本文提出的方案具有较好的可行性,为铁路通信系统简化天线安装过程及节约成本提供了一条新的途径。总之,本文系统地研究了三种减小天线对地依赖性的结构,通过优化设计结构,可以将地上的表面波限制在一定的空间范围内,减弱了地边缘上表面波的衍射对天线性能的影响,最终实现了减小天线对地的相关性,为设计具有环境适应性的天线提供参考。