【摘 要】
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随着第五代移动通信技术(5G)的快速发展,工信部相继确定了多个新频段以满足5G时代高数据速率、低延迟、低成本、高系统容量等新要求。基站天线是通信系统的重要组成部分,将会
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随着第五代移动通信技术(5G)的快速发展,工信部相继确定了多个新频段以满足5G时代高数据速率、低延迟、低成本、高系统容量等新要求。基站天线是通信系统的重要组成部分,将会起到越来越重要的作用。对于基站天线而言,增加新的频段就需要增加新的天线单元,这就意味着要大量占用天面资源,从而带来很高的运营、维护等成本。为了尽可能的节省空间和天面资源,宽带小型化的多频基站天线成为当下以及未来很长一段时间内学术和工程领域研究的重点、热点和难点,具有重要的实际应用价值。本课题重点进行了以下研究:(一)以双极化印刷偶极子天线单元为基础,提出了一种宽带小型化基站天线单元的设计方法。本文从采用耦合馈电的交叉环形偶极子出发,通过研究其谐振特性,在环形偶极子臂上及偶极子终端分别引入切角及阻抗匹配圆柱,实现了天线单元的小型化;在此基础上,本文发现通过加入适当的耦合结构可以增加新的谐振频点,通过合理地设计耦合结构形状及参数可以将该天线单元的阻抗带宽由原来的46%(1690MHz～2690MHz)扩展到63%(1400～2700MHz),实现宽带化。将二者相结合就同时实现了基站天线单元的宽带化和小型化。仿真结果表明,本文设计的天线不仅实现了宽带小型化,而且还具有稳定的方向图和增益特性。此外,本文按照比例缩放原则分别得到工作频段为690～960MHz及3300～3800MHz的基站天线基本单元。(二)以宽带小型化基站天线单元为基础,本文研究了三个频段天线的阵列排布方式。为了节省天面资源,本文尝试将新增频段(3300～3800MHz)对应的天线单元集成到第四代移动通信系统基站天线中。对于第四代移动通信系统,其基站天线为两个频段天线阵列的集成,分别为1690～2690MHz及690～960MHz。本文充分研究了双频基站天线的阵列排布方式,并在此基础上提出两种三频基站天线的“肩并肩式”阵列排布方式。(三)研究了多频基站天线阵列存在的耦合问题,在对国内外研究者采用的主流去耦合方案进行研究及可行性分析后,提出了两种应用于三频基站天线阵列的去耦方案。
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