890 浏览移动通信系统中的双频双极化基站天线设计
摘要：随着移动通信技术的不断发展和迭代,如今的移动通信系统中,第二代（The Second Generation Mobile Communication System,2G）、第三代（The Third Generation Mobile Communication System,3G）、第四代（The Fourth Generation Mobile Communication System,4G）和第五代移动通信系统（The Fifth Generation Mobile Communication System,5G）共存,为了满足这一现状所存在的需求,宽频段和多频段的天线必不可少。与此同时,在现代移动通信系统中,对于网络的覆盖也存在更加多样性的需求。例如在部分狭窄地区,使用窄波束天线进行信号覆盖有利于提高网络覆盖的效率和避免对相邻通信扇区的干扰;而在人流密集、终端通讯设备众多的地区,采用双波束天线进行覆盖有利于提高系统的通信容量和通信质量。针对上述问题,本论文从天线基本理论出发,设计了几款双频双极化天线。首先,为了实现天线的易于集成,本论文提出了一款尺寸紧凑的共口径双频双极化天线。该天线采用了基于特征模的低剖面双极化超表面天线作为低频天线,基于频率选择表面设计的交叉偶极子天线作为高频天线。天线频带覆盖3.4-3.8GHz和4.8-5GHz,其整体尺寸较常规双极化天线单元缩减36%。其次,本文设计了一款六端口双频双极化窄波束阵列基站天线。该天线工作于690-960MHz和1710-2690MHz,天线各端口在工作频带内电压驻波比小于1.5,隔离度高于26d B。通过对反射板结构的优化,实现了较为稳定的水平面波束宽度和较低的后向辐射。水平面半功率波束宽度总体上控制在33°±5°,前后比则超过25d B。天线具有电调下倾功能,具备不错的实用价值。最后,基于多波束天线与常规天线进行整合和集成的问题,本文从频率选择表面的思路入手,设计了两款低频实现常规65°波束覆盖,高频实现双波束覆盖的双频混合波束基站天线。其中,第一款天线将反射板翻折为V形,并通过金属和频率选择表面混合挡板来控制低频波束宽度;而第二款天线则将反射板折为倒V形,并通过基于频率选择表面的低频单元设计来降低其对高频天线辐射产生的遮挡。两款天线均工作在0.69-0.96GHz和1.7-2.7GHz频段,辐射性能总体稳定。
关键词：双极化天线;
文章目录
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 双极化基站天线的研究背景和意义
1.2 双极化基站天线的研究现状
1.2.1 双极化基站天线单元
1.2.2 双频/多频双极化基站天线
1.2.3 窄波束天线
1.2.4 双波束/多波束天线
1.3 本文的内容安排及主要工作
第二章 天线及相关技术的基本理论
2.1 前言
2.2 天线的基本参数
2.2.1 电路参数
2.2.2 辐射参数
2.3 基站天线阵列的基本理论
2.3.1 直线阵列
2.3.2 波束下倾
2.4 频率选择表面
2.4.1 简介及原理
2.4.2 分析方法
2.4.3 单元形式
2.5 特征模理论
第三章 共口径双频双极化天线设计
3.1 引言
3.2 双极化超表面低频天线设计
3.2.1 基于特征模分析的超表面结构
3.2.2 超表面结构的参数分析
3.2.3 超表面天线的激励设计
3.2.4 双极化超表面天线的设计
3.2.5 天线的仿真和实测结果
3.3 基于频率选择表面的高频天线设计
3.3.1 天线结构
3.3.2 天线的仿真结果
3.4 双极化共口径天线
3.5 本章小结
第四章 六端口双频双极化窄波束基站天线阵列设计
4.1 引言
4.2 天线结构
4.3 天线结构的优化设计
4.4 天线实测结果
4.5 本章小结
第五章 双频双极化混合波束天线设计
5.1 天线基本结构
5.2 基本思路
5.3 反射板向下翻折的天线设计
5.3.1 天线结构
5.3.2 天线结构优化设计
5.3.3 天线仿真结果
5.3.4 本节小结
5.4 反射板向上翻折的天线设计
5.4.1 天线结构及其优化
5.4.2 天线仿真结果
5.4.3 本节小结
第六章 总结与展望
参考文献
[1]蜂窝移动通信技术的发展历程及趋势[J]. 朱国祥. 卫星电视与宽带多媒体. 2019(08)
