伴随着物联网技术的发展,无线传感器网络已经成为井下工作不可缺少的一部分,传感器节点采用电池供电,供电时间有限、维护成本高,严重影响无线传感器的普遍采用。微波输能技术可以为解决传感器网络节点的能量补充问题提供一种很好的方式;因此本文以微波输能为研究方向,分析煤矿井下电磁波传输特性并设计微带阵列天线,该研究对传感器节点能量补充问题的解决具有理论与现实意义。本文通过煤矿井下电磁波传输特性实验数据的分析,对波导模型和对数衰减模型进行仿真比较,对比结果表明对数衰减模型更适合对实验数据的拟合分析。针对不同的可能影响因素如极化方式、巷道大小和巷道壁材质等,分别测量了各巷道中接收天线在不同位置、不同极化方式X(水平)、Y(垂直)、Z(纵向)下的接收功率。实验结果表明,小规模矩形巷道(距离不大于10m),其巷道尺寸和材质对传播特性影响较小,天线的极化方式以及传输距离是其主要影响因素。根据实验所得结果,阵列天线的设计指标应为:线极化、波束集中、高增益。结合井下电磁波传播实验结论与相关的天线基础知识理论,设计出了仿真增益达7.81dB、匹配良好的内嵌式微带天线单元。利用阵列天线综合的方法确定了阵列天线的阵元间距、阵元数目等阵列天线关键因素,并设计了用于连接微带天线单元的馈电网络,将这些元素组合进行仿真,仿真结果表明设计的4×4微带阵列天线符合提出的设计指标,其增益达20.15dB、E面半功率波瓣宽度为15°、H面半功率波瓣宽度为20°,副瓣电平低于-10dB。将制作的微带阵列天线在模拟巷道中进行实验测量,比较偶极子天线、喇叭天线与微带阵列天线,得出波束集中的微带阵列天线比全向天线更适合巷道中的能量传输且接收稳定;微带阵列天线体积小重量轻,相对于喇叭天线更容易安装与移动。