【摘 要】
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随着通信技术不断发展,大规模MIMO技术已成为5G通信所采用的核心技术。在传统基站中,通过为每个RF通道设置独立带通滤波器来实现滤波。但是,5G大规模MIMO基站中RF通道数量相比3G/4G基站大得多,采用传统的滤波方案所需的滤波器的数量将极为庞大,给系统体积和重量带来沉重负担,这与通信系统小型化的趋势背道而驰。鉴于此,本文提出了一种基于缝隙耦合谐振带通频率选择表面（ACR FSS）的一体式滤波技
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随着通信技术不断发展,大规模MIMO技术已成为5G通信所采用的核心技术。在传统基站中,通过为每个RF通道设置独立带通滤波器来实现滤波。但是,5G大规模MIMO基站中RF通道数量相比3G/4G基站大得多,采用传统的滤波方案所需的滤波器的数量将极为庞大,给系统体积和重量带来沉重负担,这与通信系统小型化的趋势背道而驰。鉴于此,本文提出了一种基于缝隙耦合谐振带通频率选择表面（ACR FSS）的一体式滤波技术来替代传统的基站滤波方案,将适当设计的ACR FSS紧密地放置在贴片天线阵列上,所得的复合阵列结构得到了更宽的带宽和改善的滤波特性,几乎可以忽略的插入损耗增加以及辐射方向图畸变。在本文中,首先对传统的滤波天线、高性能的带通频率选择表面以及空域滤波技术这些与基站天线一体式滤波技术相关的内容进行了调研,并回顾了频率选择表面、贴片天线、阵列天线的基础理论。而后设计了一款工作于3.6GHz附近的ACR FSS,并将其与工作于同频段的贴片天线级联,完成了空域滤波贴片阵（SFPA）的初步设计。接着为了降低SFPA的剖面,将ACR FSS紧密地放置在了贴片天线阵列上,并对ACR FSS的单元结构及其相对天线单元的排布方式进行了改进,完成了低剖面空域滤波贴片阵（LPSFPA）的设计,整体结构剖面仅有0.07λ0。相比同规模的贴片天线阵,所得的复合阵列阻抗带宽拓展至3.6～3.78GHz,当其主瓣波束在30度以内俯仰角、任意方位角范围内扫描时上下边带的带外抑制均超过20dB,插入损耗的增加以及辐射方向图的畸变则几乎可忽略不计。最后,对有限大LPSFPA的样品以及作为对照组的单独微带贴片阵列进行了加工与测试,并针对测量中所产生的误差进行了相应的分析。
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