双频多极化馈源与全金属反射阵的研究

发布时间：2020-06-23 09:16

【摘要】：随着移动通信迈向5G时代,对天线性能的需求也在逐渐演进。可实现高增益、多波束、波束赋形等强大功能的反射阵能够满足5G通信的诸多潜在需求,可作为Massive MIMO、智能天线的低成本替代。此外,多极化通信在信道增强方面具有的独特优势,使其在5G通信特定应用场景中具有较高的应用价值。本课题以5G通信为应用背景,研究设计了双频多极化馈源系统与全金属反射阵,工作频段设定为28 GHz和60 GHz两大热门5G频段,多极化包含双线极化、左旋圆极化和右旋圆极化共四种极化辐射模式,通过多极化馈源照射实现反射阵的多极化辐射性能。馈源系统包括馈源天线和馈电网络两部分。馈源天线采用了新型同轴波纹喇叭,在传统结构的同轴内壁处引入扼流槽结构,从而在双频相位中心基本重合的基础上获得了优异的辐射性能以及良好的双频方向图对称性。此外为馈源天线设计了以正交模耦合器为核心组件的馈电网络,实现了可切换的双频多极化激励。全金属反射阵的构建首次采用交错式排列的十字形波导单元,通过对每个波导单元的高度和深度调整,实现双频相位补偿与波束控制。仿真结果表明,所设计的反射阵在双频多极化共八种工作模式下均获得了良好的方向图性能与接近100%的辐射效率,验证了该类反射阵用于双频多极化辐射的可行性以及全金属结构在毫米波频段的低损耗优势。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN828
【图文】：

毫米波,频谱资源,路径损耗,频段

着无线通信的迅猛发展，对系统的容量、信息传输速率要求也越来越统通信系统的技术革新与性能提升面临着巨大的挑战：一方面通信数十年的发展已经到了平台期，例如编码的效率已经接近极限，提越小；另一方面随着无线应用快速增长频谱资源稀缺的问题日渐突术占用现有优质频谱资源导致低利用率与资源浪费的情况也很难决。为了有效地大幅提升系统容量、提高数据传输速率，现代通信拥有极为丰富的频谱资源的高频微波特别是毫米波频段发展。高通讯传输率、低延迟、高网络容量密度为主要目标的第五代移动5G）正逐渐展开对毫米波频段的部署，28 GHz、39 GHz、60 GHz6 GHz 成为了部分国家的 5G 热门候选频率，而其中 28 GHz 和 60能最先投入 5G 应用的频率[1]，图 1-1 给出了 28 GHz、60 GHz 频rizon、美国国家仪器公司（NI）、AT&T、SK 电讯、SoftBank、Mobile 等公司已经在 2016、2017 年完成了 28 GHz 频段的外场测多国家相继将 60 GHz 频率作为免许可频段，60 GHz 在新一代高速fi、短距离小型基站回传等领域的应用也成为了学术界和工业界的。

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图 1-2 5G 通信小基站超密集组网图 1-3 无线回传链路与毫米波终端接入信小基站超密集组网布局中，小基站间距仅在数百米的量一步克服毫米波高损耗、绕射能力差的缺点，还可以为大基区提供信号，提高毫米波频段下在高楼林立的环境下传输下。与此同时，5G 通信中的无线回传链路将主要采用高增益高链路损耗，并且基于室外毫米波天线趋于高增益的特点强

【参考文献】