移動通信天線關鍵技術研究.pdf

1、近些年來，移動通信技術得到了迅猛的發(fā)展，移動通信系統(tǒng)更新?lián)Q代越來越快。不可避免的也對移動通信系統(tǒng)中的重要部件——天線提出了更多不同的需求，從而使得移動通信天線關鍵技術的研究成為了一個熱門的研究課題。本文結合科研項目，圍繞移動通信天線關鍵技術中的雙極化天線、波束形成網(wǎng)絡和新型寬帶陣列天線開展研究工作。作者主要的研究內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　1、對雙極化微帶陣列天線進行了研究。以探針饋電的微帶貼片天線形式為出發(fā)點，設計了兩副雙極化微

2、帶陣列天線。1）設計了一副寬頻帶的低剖面雙極化微帶天線單元，并組成8×1規(guī)模的陣列。該天線通過采用容性耦合槽和梯形漸變饋電片的饋電形式，實現(xiàn)了寬頻帶工作。2）在上述天線的基礎上，設計了一副雙頻帶的低剖面雙極化微帶天線單元，并組成4×1規(guī)模的陣列。該天線通過設計結構簡單的反相功分器實現(xiàn)了差分饋電，改善了交叉極化比和端口間隔離度。這兩副雙極化微帶陣列天線均具有低剖面的特性，能夠很好的應用于移動通信系統(tǒng)的微基站中。
　　2、對雙極化偶極

3、子天線進行了研究。以帶反射板的交叉偶極子形式為出發(fā)點，設計了三副雙極化偶極子天線。1）設計了一副可以覆蓋2.32-4.03GHz頻帶的雙極化偶極子天線。該天線通過采用基于開式套筒天線的平面重疊結構，實現(xiàn)了寬頻帶雙極化工作。2）在上述天線的基礎上，設計了一副2.4/5.8GHz的雙頻帶雙極化偶極子天線，該天線通過采用引入水平延伸的諧振環(huán)，解決了偶極子天線阻抗帶寬和方向圖帶寬之間的矛盾關系，同時展寬了天線高頻段的阻抗帶寬。3）設計了一副可以

4、覆蓋1.7-3.8GHz頻段的寬帶雙極化的偶極子天線。該天線通過引入垂直延伸的諧振環(huán)，進一步展寬了天線的阻抗帶寬，并使得整個工作頻段的方向圖具有較好的一致性。上述三種雙極化偶極子均具有寬頻帶/多頻帶的特性，可以同時覆蓋移動通信系統(tǒng)中多個不同的頻段。
　　3、對波束形成網(wǎng)絡進行了研究。1）針對移動通信系統(tǒng)對形成三個波束的需求，設計了一種3×3的正交波束形成網(wǎng)絡，該波束形成網(wǎng)絡可以同時形成3個正交波束，實現(xiàn)空間分集。2）針對移動通信系

5、統(tǒng)對波束可重構的需求，設計了一種2×3的可重構波束形成網(wǎng)絡，該可重構波束形成網(wǎng)絡可以通過一個兩位的移相器實現(xiàn)兩種不同形態(tài)的雙波束。3）針對移動通信中場景不同，對形成的波束數(shù)目有著不同的需求，提出了兩種基于Givens矩陣變換設計任意正交波束數(shù)目的波束形成網(wǎng)絡的綜合方法，并采用仿真軟件仿真驗證設計方法的正確性。
　　4、對基片集成波導饋電的微帶串饋陣列天線進行了研究。1）設計了一副4×1微帶串饋陣列天線。該陣列天線通過設計陣中每個單

6、元的結構參數(shù)，突破了常規(guī)的波導縫隙串饋陣列天線阻抗帶寬較窄的限制，實現(xiàn)了較寬的阻抗帶寬。2）設計了寬頻帶的基片集成波導與標準矩形金屬波導的轉接器。該轉換器通過采用多階階梯阻抗變換的結構，實現(xiàn)寬頻帶工作。3）采用上述4×1微帶串饋陣列天線，組成4×8規(guī)模微帶串饋陣列天線并采用上述的轉換器實現(xiàn)標準矩形金屬波導饋電。最后對上述4×8微帶串饋陣列天線加工和測試驗證。測試結果表明，該4×8規(guī)模微帶串饋陣列天線能夠覆蓋24-26.5GHz的工作頻段

7、，并具有較高的增益。
　　5、對雙極化緊耦合陣列天線進行了研究。1）設計了基于周期邊界的寬帶雙極化陣列單元，該雙極化天線單元采用十字交叉偶極子結構，并在中心位置對兩個交叉偶極子分別進行饋電。2）采用上述單元組成4×7規(guī)模的有限陣列。通過開路延伸、阻性加載和類脊波導處理三種措施，解決了雙極化陣列天線從無限周期陣列到4×7規(guī)模的有限陣列過程中出現(xiàn)了邊緣截斷效應，從而使得4×7雙極化陣列天線能夠覆蓋工作頻段100-350MHz，并實現(xiàn)水