宽带全向移动通信天线的设计与分析

摘要

伴随着移动通信技术的不断发展，各种通信设备不断增多，人们对天线的需求也不断增高。为了减少整个通信系统的复杂度，缩小通信设备的体积与重量，提高设备的便携性，常常需要一个天线同时满足多个通信设备的工作，这就要求天线具有比较宽的工作带宽，以覆盖各个通信设备的工作频带。除了带宽要求外，在一些通信系统中，还需要天线具有低剖面、小型化等特性，以满足安装环境的要求。
　　针对目前市场上对宽带、低剖面、高增益、全向天线的需求，本文主要完成了以下研究工作：（1）设计了一种宽带低剖面垂直极化全向天线，该天线在1710 MHz-2690 MHz频带内VSWR小于2.0，增益大于4 dB，不圆度小于1 dB，极化方向尺寸小于20 mm；（2）设计了一种宽带低剖面水平极化全向天线，该天线在1710 MHz-2690 MHz频带内VSWR小于2.0，增益大于1 dB，不圆度小于3 dB，天线剖面高度尺寸小于2 mm；（3）设计了一种宽带低剖面双极化全向天线，该天线在1710 MHz-2690 MHz频带内，垂直极化和水平极化端口VSWR都小于2.0，垂直极化增益大于4 dB，水平极化增益大于2 dB，垂直极化和水平极化不圆度小于3 dB，两端口隔离度大于30 dB，整个天线的剖面纵向尺寸小于80 mm；（4）设计了一种宽带高增益双极化全向天线，该天线在1710 MHz-2690 MHz频带内，垂直极化和水平极化端口VSWR小于2.0，垂直极化增益大于8 dB，水平极化增益大于7 dB，垂直极化和水平极化不圆度小于3 dB，两端口隔离度大于30 dB。
　　上述天线均使用CST Microwave Studio?电磁仿真软件进行建模、仿真和优化，本文还对天线进行实物加工和测试，测试结果表明，以上几种天线的实验结果和仿真结果吻合得很好，都能够满足指标要求。此外，本论文还对所设计天线进行了理论分析，详细描述了天线的工作原理以及设计方法。本文所设计的天线具有宽带、低剖面、高增益和全向等特点，能够广泛应用于移动通信设备中。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第2章 天线的基本理论

2.1 引言

2.2 对称振子表面电流和辐射场

2.3 磁流大环的辐射场

2.4 直线阵、三角阵和矩形阵的辐射问题

2.5 金属表面电流密度与金属宽度的关系

2.6 地板对电流及磁流辐射的影响

2.7 总结

第3章 宽带低剖面垂直极化全向天线的设计

3.1 引言

3.2 宽带低剖面垂直极化全向天线的模型

3.3 宽带低剖面垂直极化全向天线原理及参数分析

3.4 宽带低剖面垂直极化全向天线的实验结果

3.5 本章小结

第4章 宽带低剖面水平极化全向天线的设计

4.1 引言

4.2 宽带低剖面水平极化全向天线的模型

4.3 宽带低剖面水平极化全向天线原理及参数分析

4.4 宽带低剖面水平极化全向天线的实验结果

4.5 本章小结

第5章 宽带双极化全向天线单元及阵列的设计

5.1 引言

5.2 宽带低剖面双极化全向天线的设计

5.3 Wilkinson一分四功率分配器

5.4 四单元宽带高增益双极化全向天线阵列

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢