应用于LTE频段的宽带定向天线及其阵列技术

摘要

宽频带无线技术在雷达、通讯、天文等各个领域的应用日益广泛,随着移动通讯制式标准LTE的启动和发展,能够满足2G、3G以及4G时代通讯频段的宽带天线得到了越来越深入的研究。同时,用一副天线实现宽频带定向辐射也成为了研究的热点和难点。本文结合科研课题与工程应用,提出了一种宽带阻抗匹配技术,实现了片状天线在宽频带范围内的定向辐射,并对其组阵后的线性宽带阵列天线进行了阵列分析与综合。论文的主要工作体现在以下两个方面:
　　1.宽带定向片状天线单元的设计。设计了两种工作在移动通信现有频段上的宽带定向天线,以渐变结构的贴片为主辐射体,通过加载不同形状寄生贴片的方式来展宽阻抗带宽,并用U形地板在展宽低频段带宽的同时实现定向辐射。测试和仿真结果表明所研制的天线分别在610~2060MHz和640~2810MHz频率范围内电压驻波比小于2,相对带宽分别为109％和126%,可以覆盖GSM/DCS/PCS/UMTS/IMT/CDMA/WiMAX/LTE等通信频段。该天线结构简单,易于制作安装,成本较低,有一定的商业应用价值。
　　2.宽带定向线性天线阵列的分析与综合。结合设计的宽带定向片状天线单元,将其分别组成线性八元阵列和十元阵列,研究了宽带阵列天线的性能参数。将八元阵列的有源驻波比、方向图、半功率波束宽度、增益等性能与基站天线的要求指标进行了对比。对十元阵列的辐射方向图实现了波束下倾,采用电磁仿真软件(Ansoft HFSS)和数学计算软件(MATLAB)联合仿真计算,将下倾角转换为加权值,实现了高效精准的阵列天线远场方向图计算。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作与内容安排

第二章 宽带天线及其阵列技术

2.1 天线的性能参数

2.2 宽带天线的实现途径

2.3 阵列天线的基本理论和设计方法

第三章 宽带定向片状天线的设计

3.1 引言

3.2 三角形片状宽带天线设计

3.3 五边形片状宽带天线设计

3.4 本章小结

第四章 宽带阵列天线的分析与综合

4.1 引言

4.2 八元线性阵列天线

4.3 天线阵列的波束偏移

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文的主要研究成果

5.2 需要进一步研究的问题

致谢

参考文献

研究成果