宽频带双极化基站天线的设计与研究

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1、摘要摘要伴随着移动通信技术的迅速发展，为满足人们对信息的需求出现了多种移动通信系统网络，形成了多种通信标准。在多种移动通信标准并存的局面下，用于移动通信系统中收发信号的基站天线也面临着巨大的挑战。宽频／多频带双极化基站天线既可以有效的节约空间和材料，并且能够实现多种移动通信网络的兼容，在未来的移动通信中具有广阔的实用价值和应用前景，使得相关研究变得十分迫切。本论文的主要研究内容包括以下几个方面：l、首先概括了移动通信的发展历程以及移动通信系统中宽频带基站天线的发展现状。其次，设计了一种不对称结构的宽频带双极化辐射单元。通过数值模拟仿真并与广泛应用于天线工程中的对称阵子进行对比可知，这种不

2、对称结构的辐射单元在驻波比及波束宽度等辐射指标在误差允许的范围内变化时，其水平面波束偏斜有了明显的改善，进而大大的改善了天线系统的循迹误差和覆盖效果。2、将上述研究的不对称结构宽频带双极化辐射单元放置于均匀直线阵列天线中，结合均匀直线阵理论，数值分析了这种辐射单元所组成的阵列天线的特性。基于此，运用电磁仿真软件HFSS对这种形式的阵列天线进行了模拟仿真。结果表明，这种设计方式可以很好的满足设计指标要求，同时对阵列天线的水平面波束倾斜度指标亦可进行有效的改善。3、设计了一款肩并肩式的MIMO基站天线。基于面阵天线的基本原理，分析了互耦效应对天线增益以及方向图的影响。最后，通过调整面阵中的结

3、构参数，并结合软件仿真，得到满足设计指标要求的结构。4、结合上述仿真结果，对所设计的两款基站天线进行了实物转化，并解决了从仿真模型到实物转化过程中所遇到的问题。通过测试、调试、再测试等一系列工作，最后对天线的测试结果进行了详细的分析，并对比于仿真结果可知，实测结果与仿真结果基本一致。本论文的创新之处：l、设计了一种不对称结构的宽频带双极化辐射单元。这种辐射单元可以有效的改善水平面波束偏斜的指标。2、运用上述不对称结构辐射单元组成了均匀直线阵列天线。这种结构形式的阵列天线可以有效的改善天线系统的循迹误差和覆盖效果。I广东工业大学硕士学位论文3、设计了一款小型化的宽频带MIMO天线，此设计可

4、以很好的满足设计指标要求。4、对所设计的天线进行了实物转化并取得了测试数据结果，在此过程中积累了一定的工程经验，为以后的研究工作奠定了一定基础。关键词：基站天线、宽频带、双极化、阵列天线ⅡAbstractWiththerapiddevelopmentofmobilecommunicationtechnology，itappearsavarietyofmobilecommunicationsystemnetworkandCommunicationstandardstomeetthedemandofinformationforthepeople．Inthesituationofthecoex

5、istenceofavarietyofmobilecommunicationstandards，thebasestationantennasusedformobilecommunicationsystemtosendandreceivethesignalalsofaceahugechallenge．Broadband／multi—bandbipolarbasestationantennasnotonlycaneffectivesavespaceandmaterials，butalsocanachievecompatibilityofmanymobilecommunicationnetwo

6、rk．Ithasvast、practicalvalueandapplicationprospectinfuturemobilecommunications，whichmakesrelatedresearchbecomeurgent．Thepaperisorganizedasthefollowing：First，summarizethedevelopmentofmobilecommunicationandpresentsituationofwidebandbasestationantennasdevelopmentinmobilecommunicationsystem．Designakin

7、dofasymmetricstructureofbroadbanddoublepolarizationradiatingelement．Throughnumericalsimulationandcomparingwithsymmetricalarrayswidelyusedinantennaengineering，wecangetwhentheradiationunitofasymmetrystructurevariesinther