基于介质谐振器的基站天线研究

发布时间：2017-04-10 13:17

  本文关键词：基于介质谐振器的基站天线研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,移动通信技术迅猛发展,实现了从1G到4G的突破,而且目前又在朝着5G的目标推进。移动通信技术的进步促进了移动互联网行业的发展,进而推动了互联网由2.0时代走向3.0时代。基站天线是移动通信系统中用于接收和发射电磁波的部分,其性能好坏直接决定了移动通信系统的服务质量。未来的移动通信技术将向着高效率,小型化,智能化的方向发展,这无疑对基站天线的性能提出了更高的要求。本文的主要工作是基于介质谐振器对新一代LTE无线移动通信系统中的双极化基站天线进行设计研发,同时对基于差分进化算法(DE)的基站天线波束赋形进行了研究。论文的主要工作概括如下:首先,介绍了本论文的研究背景和意义,以及介质谐振器天线的国内外研究进展。其次,介绍了基站天线的基本参数和介质谐振器天线的工作原理以及矩形介质谐振器天线谐振频率的计算。第三,介绍了基站天线单元的设计,利用平衡馈电和具有对称性的介质谐振器使得天线内部的电场对称分布,很好地提高了双极化天线的交叉极化和隔离度等性能指标。为了提高天线的工作带宽,本论文还研究了中间挖孔技术对介质谐振器天线带宽的影响,仿真结果表明天线单元性能良好,可以用于天线阵列的设计。同时,本文还对提出的天线进行了加工和测试,然后对测试的结果和仿真的结果进行了比较和分析。第四,介绍了基站天线阵列的设计,以前面设计的天线作为单元,利用HFSS对八元线阵进行了仿真,仿真结果显示,该天线阵列各单元端口匹配良好,在工作带宽内,阵列的方向图稳定,基本能够实现预期的指标。第五,介绍了基站天线波束赋形的研究,为了考虑天线单元之间的互耦,本文首先提取了各单元的有源单元方向图,然后再通过差分进化算法对每个单元的馈电幅度和相位进行优化,最终得到满足要求的阵列方向图。
【关键词】：移动通信技术 基站天线 介质谐振器 差分进化算法 波束赋形
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN828.6
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究工作的背景与意义10-11
• 1.2 介质谐振器天线的国内外研究历史与现状11-16
• 1.2.1 圆极化介质谐振器天线11-12
• 1.2.2 双频段介质谐振器天线12-13
• 1.2.3 宽频带介质谐振器天线13
• 1.2.4 双极化介质谐振器天线13-16
• 1.2.5 介质谐振器天线阵16
• 1.2.6 可重构介质谐振器天线16
• 1.3 本文的主要贡献与创新16-17
• 1.4 本论文的结构安排17-18
• 第二章 天线理论基础18-31
• 2.1 基站天线的基本参数18-22
• 2.1.1 天线的辐射方向图18-19
• 2.1.2 天线的方向性系数和增益19-20
• 2.1.3 天线的其它性能20-21
• 2.1.4 LTE基站天线的基本参数指标21-22
• 2.2 介质谐振器的工作原理22-23
• 2.3 矩形介质谐振器天线频率特性的理论分析23-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 基于介质谐振器的LTE基站天线单元设计31-43
• 3.1 介质谐振器的几何结构设计31-32
• 3.2 介质谐振器天线的馈电结构设计32-34
• 3.3 基于介质谐振器的低交叉极化高隔离度的基站天线单元的设计34-38
• 3.3.1 天线的结构34-35
• 3.3.2 参数分析35-37
• 3.3.3 仿真结果与讨论37-38
• 3.4 中间挖孔的介质谐振器基站天线单元的设计38-41
• 3.4.1 天线的结构38-39
• 3.4.2 结果与讨论39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 基于介质谐振器的LTE基站天线阵列的设计43-50
• 4.1 天线阵列的概念43
• 4.2 均匀激励的等间距线阵的理论分析43-45
• 4.3 基站天线阵列的仿真设计和仿真结果45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第五章 基于差分进化算法的基站天线波束赋形研究50-60
• 5.1 DE算法基本原理50-52
• 5.2 阵列有源单元方向图特性52-54
• 5.3 波束赋形优化设计54-59
• 5.3.1 波束不下倾的基站天线波束赋形55-57
• 5.3.2 波束下倾的基站天线波束赋形57-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-61
• 致谢61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间取得的成果65-66

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