多频基站天线的研究与设计

发布时间：2020-08-02 20:00

【摘要】：移动通信技术在持续地飞速发展,移动通信网络也在持续地升级换代。基站天线作为移动通信网络的关键设备,其性能指标和实用功能也在持续地改进提高。目前,4G(第四代移动通信系统)已经广泛应用,5G也在研究和测试之中,同时2G和3G仍在继续使用,多制式系统的共存未来还将长期持续。多频基站天线使得单个天线罩内的多个天线阵列可以工作于多个频段并同时支持多种制式的网络,从而减少了网络中的天线总数,降低了建站成本,缓解了天面站址资源矛盾。同时,移动通信系统新的工作频段还在涌现,研发与设计支持新频段的多频基站天线以满足网络的新需求,这是必然的发展趋势。基于上述应用背景,本文研究与设计了一种支持新频段的多频基站天线,旨在为实际的移动通信网络提供创新应用。本文研究的多频基站天线是一种五频十端口天线,该多频天线包含了五个阵列,分别是:一个698MHz-960MHz的低频段天线阵列;两个1710MHz-2690MHz的高频段天线阵列(文中称为第一高频段天线阵列)和两个1450MHz-2400MHz的高频段天线阵列(文中称为第二高频段天线阵列),并且每个天线阵列都采用了±45°双极化天线技术,达成具有十个独立端口的多频天线。首先,本文研究了多频基站天线的性能指标要求,总结出多频基站天线的两种组阵实现方案,并分别进行了仿真分析。由于引入的第二高频段是全新频段,所以对第二高频辐射单元进行了仿真设计和优化,获得了较好的驻波性能。其次,本文对两种组阵方案的天线阵列进行了仿真分析,并优选出肩并肩组阵方案。随后,对多频基站天线的各频段天线阵列进行了方向图波束赋形设计,得到了良好的垂直面方向图性能。最后,本文完成了实际天线的加工制作,并对其进行了系统的测量。天线样机的测量结果表明,各频段天线阵列的电路参数指标良好,辐射参数指标在总体上基本满足实际应用要求。由于所设计的多频基站天线不仅频带宽、支持现有多频段通信,而且还支持新的工作频段,因此在天线总体指标达到要求的基础上,具有良好的实际应用价值。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN828.6
【图文】：

闭合曲线,对称振子,高斯定理

( ) ( )( ) 0vtD t tB tρ = = 方程组中有四个方程，分别对应为法拉、高斯定理和磁通连续性原理。其中法场，为电的产生与使用提供了理论指导变的电场可以产生磁场；高斯定理表明是无散场，磁感线是闭合曲线[25]。原理中最基本并且得到广泛应用的天线形式图 2-1 所示，对称振子这种天线结构可

天线,远场区,近场区

图 2-3 天线周围空间的划分区域的划分规则和特点如下：应近场区：感应近场也称为菲涅尔区，是天线周围空间中最靠近天场区域，感应场大于辐射场，另外电场和磁场的相位差为 90°，对，将外层边界 R1 限定为：3R1 < 0.62 D /λ，其中 λ 为工作波长，D寸。射近场区：辐射近场区位于感应近场区和辐射远场区之间。在此区导地位，天线的方向图与离开天线的距离有关。射远场区：辐射近场区再往天线外就是辐射远场区，也称为夫琅禾程中关心的空间区域，也是天线实际工作区域。在辐射远场区，场的距离成反比，而天线方向图与离开天线的距离无关。其空间区/λ的区域。

方向图,辐射参数,方向图

第二章移动通信天线的基本原理就是天线的辐射方向特性，即天线向特定空间区域发磁波。这样做的目的集中能量节约能量，另外又避免向图函数：天线的辐射具有方向性，在不同的方向，。方向图函数是在以天线为中心的距离天线的距离为方位的函数关系。用方向图函数绘制成图形就得到了示。

【参考文献】