宽带低剖面基站天线关键技术研究

摘要

近年来，随着移动通信的飞速进步，特别是3G的成熟与4G的日益普及，无线移动通信系统对容量和对速率的需求逐渐增高，基站天线是系统的关键设备也承受着巨大的挑战。传统基站天线由于体积大、交叉极比高以及带宽窄等缺点很难适用于新的移动通信系统。因此，针对具有低剖面、宽频带、低交叉极化等特性的基站天线的研究具有重要的意义。
　　本文主要针对宽带双极化微基站的低剖高度、宽带以及低交叉极化特性进行研究和优化设计。对上述基站天线的三种特性进行了阐述和研究，总结了改进天线性能的基本方法，并针对不同性能要求进行了相应的方案设计和实物的加工与测试，实验结果与设计目标吻合较好。本文的内容可以概括为如下四个部分：
　　1、首先介绍了基站天线国内外目前的发展现状和背景，并回顾了天线的基本理论和基站天线的关键指标参数。
　　2、介绍了几种常规的展宽天线带宽的方法，并总结这些方法的优缺点；设计出了一款1710-2170MHz的低剖面双极化天线，该天线采用差分馈电和寄生条带技术实现了23.7％的带宽，整体剖面高度小于20mm，其中包括天线罩（3mm）和反射板（2mm）。实验结果表明该款设计天线可以达到宽带低剖面的预期效果。
　　3、针对宽带低交叉极化比性能基站天线的应用需求，本文对低交叉极化基站天线进行了研究，研制了一款锯齿型围栏加载的低交叉极化比基站天线。该天线在±60°方向的交叉极化比得到明显改善，波瓣宽度在整个频带内稳定在65°±5°范围内，经过加工和测试验证了该方法的可行性。
　　4、针对1710-2170MHz频段的基站天线阵，设计出一种叠层形式和L型微带馈电的1×2微带天线阵列。通过特殊的叠层和馈电方式，在保持低剖面特性下，实现了带宽的进一步拓展。在0.1λ（16mm）的剖面高度下实现驻波小于2；同时，通过采用差分馈电隔离度也显著提高到32dB。数值仿真与模拟结果验证了设计的正确性。

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第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作和设计指标

1.4 论文的结构安排

第二章 基站天线基本理论

2.1 微带天线简介及其特点

2.2 基站天线简介

2.3 基站天线带宽

2.4 天线宽带化技术

2.4 本章小结

第三章 宽带低剖面基站天线设计

3.1 宽带低剖面基站天线简介

3.2 带寄生条宽带低剖面天线单元设计

3.3 本章小结

第四章 宽带低交叉极化比微基站天线设计

4.1 宽带高交叉极化微基站天线简介

4.2 宽带高交叉极化微基站设计

4.3 天线加工及测试

4.4 本章小结

第五章 宽带低剖面基站阵列天线设计

5.1 均匀直线阵列天线简介

5.2 宽带低剖面单元天线设计

5.3 1×2阵列天线设计和仿真结果

5.4 本章小结

结束语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果