移動(dòng)通信天線關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近些年來，移動(dòng)通信技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，移動(dòng)通信系統(tǒng)更新?lián)Q代越來越快。不可避免的也對(duì)移動(dòng)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(dòng)通信天線關(guān)鍵技術(shù)的研究成為了一個(gè)熱門的研究課題。本文結(jié)合科研項(xiàng)目，圍繞移動(dòng)通信天線關(guān)鍵技術(shù)中的雙極化天線、波束形成網(wǎng)絡(luò)和新型寬帶陣列天線開展研究工作。作者主要的研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1、對(duì)雙極化微帶陣列天線進(jìn)行了研究。以探針饋電的微帶貼片天線形式為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩副雙極化微

2、帶陣列天線。1）設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)了寬頻帶工作。2）在上述天線的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的反相功分器實(shí)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(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)的微基站中。
　　2、對(duì)雙極化偶極

3、子天線進(jìn)行了研究。以帶反射板的交叉偶極子形式為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三副雙極化偶極子天線。1）設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了寬頻帶雙極化工作。2）在上述天線的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)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(guān)系，同時(shí)展寬了天線高頻段的阻抗帶寬。3）設(shè)計(jì)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(jìn)一步展寬了天線的阻抗帶寬，并使得整個(gè)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(shí)覆蓋移動(dòng)通信系統(tǒng)中多個(gè)不同的頻段。
　　3、對(duì)波束形成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究。1）針對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)對(duì)形成三個(gè)波束的需求，設(shè)計(jì)了一種3×3的正交波束形成網(wǎng)絡(luò)，該波束形成網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)形成3個(gè)正交波束，實(shí)現(xiàn)空間分集。2）針對(duì)移動(dòng)通信系

5、統(tǒng)對(duì)波束可重構(gòu)的需求，設(shè)計(jì)了一種2×3的可重構(gòu)波束形成網(wǎng)絡(luò)，該可重構(gòu)波束形成網(wǎng)絡(luò)可以通過一個(gè)兩位的移相器實(shí)現(xiàn)兩種不同形態(tài)的雙波束。3）針對(duì)移動(dòng)通信中場(chǎng)景不同，對(duì)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(shè)計(jì)任意正交波束數(shù)目的波束形成網(wǎng)絡(luò)的綜合方法，并采用仿真軟件仿真驗(yàn)證設(shè)計(jì)方法的正確性。
　　4、對(duì)基片集成波導(dǎo)饋電的微帶串饋陣列天線進(jìn)行了研究。1）設(shè)計(jì)了一副4×1微帶串饋陣列天線。該陣列天線通過設(shè)計(jì)陣中每個(gè)單

6、元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，突破了常規(guī)的波導(dǎo)縫隙串饋陣列天線阻抗帶寬較窄的限制，實(shí)現(xiàn)了較寬的阻抗帶寬。2）設(shè)計(jì)了寬頻帶的基片集成波導(dǎo)與標(biāo)準(zhǔn)矩形金屬波導(dǎo)的轉(zhuǎn)接器。該轉(zhuǎn)換器通過采用多階階梯阻抗變換的結(jié)構(gòu)，實(shí)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(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)矩形金屬波導(dǎo)饋電。最后對(duì)上述4×8微帶串饋陣列天線加工和測(cè)試驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)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(duì)雙極化緊耦合陣列天線進(jìn)行了研究。1）設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，并在中心位置對(duì)兩個(gè)交叉偶極子分別進(jìn)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(dǎo)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?cái)嘈?yīng)，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(shí)現(xiàn)水