移动通信中的毫米波天线关键技术研究

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1、硕士学位论文Ｉ參１移动通信中的毫米波天线关键技术研究２作者姓名谭静宇｜指导教师姓名、职称龚书喜教授企业教师姓名、职称张强研究员申请学位类别工程硕士学校代码１０７０１学号１５０２１２１１９０分类号ＴＮ８２密级公开西安电子科技大学硕士学位论文移动通信中的毫米波天线关键技术研究作者姓名：谭静宇领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：龚书喜教授企业导师姓名、职称：张强研宄员学院：电子工程学院提交日期：２０１８年

2、６月ResearchonKeyTechnologiesofMillimeterWaveAntennasinMobileCommunicationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsCommunicationsEngineeringByTanJingyuSupervisor:GongshuxiProfessorJune2018西安电子科

3、技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料－－－。与我同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。…。学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任／％本人签名：日期：＞￡／／

4、／＿，蜂呀西安电子科技大学关于论文使用授权的说明：本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文、的复印件，允许查阅借阋论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印。同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论、缩印或其它复制手段保存论文文、发明专利等成果，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在。＿年解密后适用本授权书彳本人签名导师签名；：日恥议山％日

5、期：摘要摘要随着无线通信技术的飞速发展，4G无线通信系统已经在全球广泛部署。但是，通信系统传输的数据量正在以指数增长。4G技术对数据速率的理论极限也即将达到，当前的4G技术已经很难面对频谱危机，数据量等挑战。因此，对于下一代移动通信技术的研究已经成为当前广大学者及工程师们的重要课题。对于5G移动通信技术的研究，从之前的探索阶段已经转变为全方位深入的研究阶段。在当前阶段，关于5G移动通信技术的研究中主要包括毫米波、MassiveMIMO、全双工、波束成型和小基站五大技术。随着移动数据流量的高速増长，拥挤的

6、3GHz以下的低频段无线电频谱已经无法满足，而20GHz到300GHz的毫米波频段仍存在较大的可用带宽。此外，运行在该频段内的天线尺寸更小，其通信系统的频谱利用率和吞吐量比当前无线系统更大，毫米波技术是解决当前4G通信技术所面临困境的最有效的方案之一。因此,移动通信系统中的毫米波天线技术是本文研究的重点。本文所设计的天线运行在国内外研究最多的28GHz左右的频段。1.针对不同的应用环境和需求设计了几种毫米波天线。依次是：双波束微带贴片天线、宽带毫米波双波束背腔贴片天线、宽带频扫背腔贴片天线和具有方向图稳定性

7、能的毫米波背腔贴片天线。这几款天线分别应用了高阶TM20模技术和加载短路针的方法，实现了预期的性能。这几种天线具有较好的增益和带宽，可以面对未来5G移动通信网络对天线不同性能的要求。2.针对毫米波技术在未来5G移动终端应用的需求，设计了毫米波偶极子天线阵和44SIWButler矩阵。天线阵列由Butler矩阵馈电，可以产生4个倾斜的波束，实现多波束性能。该天线系统运行在国内所规划的5G移动通信技术的28GHz毫米波频段。天线系统具有尺寸较小，剖面很低，非常容易加工等特点。该天线系统具有较好的性能参数，很适

8、合集成到移动通信终端中应用。3.文中对未来5G移动通信系统的小基站中的毫米波天线阵列进行了研究。通过对当前研究现状的理解和MassiveMIMO天线的研究，设计了双极化毫米波背腔贴片天线单元，实现了14子阵列仿真、研究和加工测试。并同时进行了22子阵列的耦合度仿真分析，以及对柱状毫米波MassiveMIMO天线阵进行了测试和相互耦合分析。分析证明了该天线阵很适合应用于5G通信系统的小基站的建设。关键词：5G，