宽频双极化基站天线辐射单元及天线阵列设计
发布时间：2021-10-15 15:48
随着移动通信技术的飞速发展,移动用户和通信话务量的指数式激增,人们对移动通信系统的性能要求也越来越高。当前第五代移动通信技术尚未成熟,移动通信系统主要是2G,3G和4G共存的局面。基站天线作为移动通信系统中发射和接收信号的关键器件之一,其性能的优劣直接影响着整个移动通信系统的通信质量。基站天线的设计有诸多标准,包括宽频带、双极化、低电压驻波比、高端口隔离度、可调电下倾,以及在整个工作频段内具有稳定的辐射方向图等等。因此,本文设计的双宽频双极化,结构紧凑,可调电下倾的基站天线,不仅具有学术价值,还极具市场价值。本论文围绕宽频双极化基站天线进行研究。论文首先介绍了移动通信的发展背景和宽频双极化基站天线的研究现状,接着介绍了基站天线设计中的关键参数以及阵列天线设计理论,包括天线方向图赋形的方法和波束下倾的原理。其次,本文提出了一款工作频段为790-960MHz的新型双极化基站天线辐射单元。该单元为八边形碗状结构,使用一体化金属压铸技术制成,同时加载两种不同的塑料紧固件,在获得更好的匹配特性的同时提升了结构的稳定性。为了进一步扩展天线辐射单元的带宽,本文设计了一款工作频段为698-960MHz...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代移动通信系统的发展进程
图 1-1 现代移动通信系统的发展进程1.1.2 基站天线的发展天线定义为“导行模式的射频载波信号和扩散模式的空间电磁波信号之间的传输模式转换器”。在移动通信系统中，基站天线的功能是高效地发射和接收空间电磁波[4]。最基本的无线通信系统原理框图如图 1-2 所示，发射天线接收发送端经传输线发送的射频载波信号，将其转化为同频率的空间电磁波发射到自由空间中；接收天线将接收到的空间电磁波转换成初始的射频载波信号经传输线发送到接收端，完成通信过程。
多采用三扇区覆盖原则，即使用三个基站天线实现水平方向 360°辐射。在充分考虑边缘覆盖和邻区干扰的情况下，基站天线水平面半功率波束宽度为 65°时能实现最佳辐射需求。在空旷郊区或农村地区，通常采用半功率波束宽度为 90°的基站天线实现三扇区覆盖。此外在高速公路、铁路等狭长区域，还会采用半功率波束宽度为 30°的高增益定向天线。在定向天线的基础上，人们将数字信号处理器和自适应波束成型算法与基站天线相结合，使基站天线能够自动检测出通信用户所在的方向。通过将天线的最大辐射方向对准用户，零辐射方向对准干扰，不仅提高了通信质量，还进一步增加了频谱利用率和系统容量。这种天线被称为自适应智能天线，图 1-3 给出了自适应智能天线阵的原理框图。当仅靠一副天线无法满足日益增长的通信需求的时候，MIMO（多输入多输出）技术诞生了。通过使用多副天线同时收发信号，实现了在不增加发射功率和频谱资源的条件下成倍增加系统容量。Massive MIMO（大规模多输入多输出）技术也成为超高速、超大容量的第五代通信系统中的关键技术[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动基站天线技术的研究[J]. 胡大成. 移动通信. 2017(22)
[2]5G关键技术与标准综述[J]. 王庆扬,谢沛荣,熊尚坤,魏垚,刘昱,李文苡,吴锦莲. 电信科学. 2017(11)
[3]室外基站天线远程电下倾调整的优势分析[J]. 张占丰. 通讯世界. 2017(14)
[4]工信部发布2017年1—3月份通信业经济运行情况[J]. 移动通信. 2017(08)
[5]移动通信发展历程及应用趋势研究[J]. 纪郑锦. 中国新通信. 2017(01)
[6]广电,把握好“数字红利”700M[J]. 谢冬梅. 广播电视信息. 2016(05)
[7]市区场景下700MHz,1.9GHz和2.6GHz频段路径损耗模型及对比分析[J]. 钱肇钧,李伟,方正,杨淼,戴慧玲. 数字通信世界. 2016(02)
[8]基站天线覆盖的分析和优化[J]. 张莹. 数字技术与应用. 2015(06)
[9]全国人大代表:应释放700M频段用于边远地区[J]. 移动通信. 2015(05)
[10]阵列天线的切比雪夫方向图综合[J]. 段鹏辉,郑会利. 电子科技. 2009(01)
硕士论文
[1]双宽频双极化2G/3G/4G基站天线的设计[D]. 岳亚东.深圳大学 2017
[2]基站天线无源互调干扰的研究[D]. 陈铮.复旦大学 2013
[3]超宽频带双极化基站天线的设计研究[D]. 黄宾虹.华南理工大学 2010
本文编号：3438227
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
现代移动通信系统的发展进程
图 1-1 现代移动通信系统的发展进程1.1.2 基站天线的发展天线定义为“导行模式的射频载波信号和扩散模式的空间电磁波信号之间的传输模式转换器”。在移动通信系统中，基站天线的功能是高效地发射和接收空间电磁波[4]。最基本的无线通信系统原理框图如图 1-2 所示，发射天线接收发送端经传输线发送的射频载波信号，将其转化为同频率的空间电磁波发射到自由空间中；接收天线将接收到的空间电磁波转换成初始的射频载波信号经传输线发送到接收端，完成通信过程。
多采用三扇区覆盖原则，即使用三个基站天线实现水平方向 360°辐射。在充分考虑边缘覆盖和邻区干扰的情况下，基站天线水平面半功率波束宽度为 65°时能实现最佳辐射需求。在空旷郊区或农村地区，通常采用半功率波束宽度为 90°的基站天线实现三扇区覆盖。此外在高速公路、铁路等狭长区域，还会采用半功率波束宽度为 30°的高增益定向天线。在定向天线的基础上，人们将数字信号处理器和自适应波束成型算法与基站天线相结合，使基站天线能够自动检测出通信用户所在的方向。通过将天线的最大辐射方向对准用户，零辐射方向对准干扰，不仅提高了通信质量，还进一步增加了频谱利用率和系统容量。这种天线被称为自适应智能天线，图 1-3 给出了自适应智能天线阵的原理框图。当仅靠一副天线无法满足日益增长的通信需求的时候，MIMO（多输入多输出）技术诞生了。通过使用多副天线同时收发信号，实现了在不增加发射功率和频谱资源的条件下成倍增加系统容量。Massive MIMO（大规模多输入多输出）技术也成为超高速、超大容量的第五代通信系统中的关键技术[6]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]移动基站天线技术的研究[J]. 胡大成. 移动通信. 2017(22)
[2]5G关键技术与标准综述[J]. 王庆扬,谢沛荣,熊尚坤,魏垚,刘昱,李文苡,吴锦莲. 电信科学. 2017(11)
[3]室外基站天线远程电下倾调整的优势分析[J]. 张占丰. 通讯世界. 2017(14)
[4]工信部发布2017年1—3月份通信业经济运行情况[J]. 移动通信. 2017(08)
[5]移动通信发展历程及应用趋势研究[J]. 纪郑锦. 中国新通信. 2017(01)
[6]广电,把握好“数字红利”700M[J]. 谢冬梅. 广播电视信息. 2016(05)
[7]市区场景下700MHz,1.9GHz和2.6GHz频段路径损耗模型及对比分析[J]. 钱肇钧,李伟,方正,杨淼,戴慧玲. 数字通信世界. 2016(02)
[8]基站天线覆盖的分析和优化[J]. 张莹. 数字技术与应用. 2015(06)
[9]全国人大代表:应释放700M频段用于边远地区[J]. 移动通信. 2015(05)
[10]阵列天线的切比雪夫方向图综合[J]. 段鹏辉,郑会利. 电子科技. 2009(01)
硕士论文
[1]双宽频双极化2G/3G/4G基站天线的设计[D]. 岳亚东.深圳大学 2017
[2]基站天线无源互调干扰的研究[D]. 陈铮.复旦大学 2013
[3]超宽频带双极化基站天线的设计研究[D]. 黄宾虹.华南理工大学 2010
本文编号：3438227
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