新一代无线移动通信中宽带基站天线技术研究

摘要

近40年来，移动通信行业经历了长足的进步和飞速的发展。随着3G在市场应用中的逐步成熟和完善，IMT-Advanced（International Mobile Telecommunications—Advanced）已成为当下研究的热点。为了使我国能够在未来的通信标准制定和技术研究中取得领先地位，研发能满足IMT-Advanced系统要求的基站硬件设备是十分必要的。天线因在无线移动通信系统中起着上传下达的重要作用， IMT-Advanced系统对其性能也提出了更高的要求。本文的主要工作是针对新一代无线移动通信系统中宽带基站天线进行设计研发，主要内容如下：
　　首先，本文介绍了移动通信系统的发展历程和新一代移动通信系统的研究进程和意义，并列出了典型IMT-Advanced系统对基站天线的基本要求。
　　其次，本文简单介绍了天线的基本理论和概念以及基站天线比较重要的一些特性指标，同时也介绍了基站天线的分类、波束赋形、安装方法等。
　　第三，针对基站天线小型化的需求，选定贴片天线为阵列的单元形式。采用了多层贴片和槽耦合馈电的方法来达到IMT-Advanced系统对带宽的要求，仿真和实测结果均表明天线单元性能良好，可以以其为阵元进行天线阵列的设计。
　　第四，本文也设计了能覆盖IMT-Advanced系统频段的功分器。以威尔金森功分器为原型设计了一分二、一分三和一分四三种功分器，并对所设计的功分器进行了加工和测试。
　　第五，基于前面的天线单元设计了十单元线阵，通过对地板的设计使水平面波瓣宽度能满足波束收敛的要求。加工制作出的十单元基站天线阵列测试结果良好，与仿真结果吻合较好，且均能实现相关设计目标。
　　最后，基于DE算法进行了波束赋形的研究。研究结果表明，采用DE算法优化可以很好地实现基站天线俯仰面的波束赋形。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 移动通信系统的发展历程

1.3 IMT-Advanced系统对基站天线的基本要求

1.4 论文的结构安排

第二章 基站天线技术基础简介

2.1 基站天线的主要特性参量

2.2 基站天线的波束赋形

2.3 基站天线的分类、选择原则和安装方法

2.4 本章小结

第三章 小型化宽带基站天线单元的设计

3.1 引言

3.2 微带天线简介

3.3 天线单元的设计和仿真结果

3.4 天线单元的实测结果

3.5 本章小结

第四章 宽带基站天线功分器的设计

4.1 功分器的理论分析

4.2 一分二功分器的设计

4.3 一分三功分器的设计

4.4 一分四功分器的设计

4.5 本章小结

第五章 宽带双极化基站天线阵列的设计和实验研究

5.1 天线阵列的概念

5.2 均匀直线式天线阵的理论分析

5.3 基站天线阵列的仿真设计和实测结果

5.4 本章小结

第六章 基于DE算法的基站天线波束赋形研究

6.1 引言

6.2 DE算法简介

6.3 考虑互耦的基站天线波束赋形

6.4 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