面向第五代移动通信的低剖面宽频天线研究与设计
发布时间：2020-12-28 14:47
目前有限的传统2G/3G/LTE频谱资源中,频谱资源的拥挤程度日益严重,拓展5G频谱资源为大势所趋。天线作为无线通信系统中的关键器件,决定了无线通信的工作带宽、覆盖范围和传输速率。因此,用于第五代移动通信的高性能天线研究就具有广泛的实用价值和现实意义。5G时代,单个天线已经不足以支撑高速率无线通信了,两种基站天线新技术——大规模多输入多输出技术（Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO）和毫米波技术（Millimeter Wave,mmWave）备受瞩目。一方面,Massive MIMO天线系统天线单元数量庞大,其后端控制电路复杂,集成密度高,留给天线的空间有限,这使得单天线设计低剖面小型化设计尤为重要。另一方面,2019年11月22日,世界无线电通信大会2019（World Radiocommunication Conference 2019,WRC-19）在埃及沙姆沙伊赫召开,此次会议敲定了应用于5G网络的毫米波频段,为24.25-27.5GHz、37-43.5GHz、45.5-47GHz、47.2-48.2和66-71...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G手机天线[3]
面向第五代移动通信的低剖面宽频天线研究与设计2前关于5G天线的研究热点多在于5G微基站天线单元。图1-15G手机天线[3]5G无线通信系统在室外面对密集的人员流动，为了保证高速率传播，5G基站需要使用MassiveMIMO技术。但对于5G室内应用，MassiveMIMO天线就显得过于庞大冗余，所以应用MIMO技术的5G微基站就是一种相对灵活且折中的选择。图1-2MIMO天线测试台[6]1.2.1单极化天线MassiveMIMO大阵列对天线后端电路要求较高，但天线单元结构相对简单，而各大学实验室所提出的的5G微基站天线则各具特色。2018年，WenxingAn提出通过利用四种谐振模并存实现微带天线的扩频[7]，如图1-3所示，这个仅有0.06的低剖面5G天线(为中心频率)还能产生较宽的58.3%的相对带宽，绝对带宽为2.84-5.17GHz，覆盖Sub-6GHz的5G频段。通过利用椭圆形辐射贴片中心的椭圆圈形槽缝，在3.05GHz单波长模式谐振，3.75GHz半波长模式谐振，4.55GHz单波长模式谐振，4.9GHz半波长谐振模式，四个谐振点相互靠近又不重叠。在椭圆形辐射贴片前后加的折叠墙，能够帮助天线更好阻抗匹配，最终使4个谐振点能产生宽带宽性能。
面向第五代移动通信的低剖面宽频天线研究与设计3图1-3低剖面宽频5G天线[7]其他单极化的5G天线还有使用单偶极子做宽带天线。如图1-4(a)所示，该天线[8]通过外部蜿蜒曲折延长有效电流长度，将谐振点移至低频，保证低频带宽覆盖，虽然蜿蜒结构会导致该部分等效感抗增加，但在通过Y形辐射贴片内部刻L形缝、加三叉戟形馈电等一系列优化，最终得以实现41.8%的宽带。而至于图1-4(b)则是通过调整微带馈电线实现的频率可重构天线的高隔离度MIMO系统，天线单元阵列呈十字形放置，相邻单元互相垂直，单元之间隔离度提高。(a)(b)图1-4单偶极子5G天线，(a)用于Wi-Fi、WiMAX和5G的Y形单偶极子天线[8]，(b)频率可重构5G天线的MIMO系统[9]1.2.2双极化天线多系统宽频覆盖和低剖面5G双极化天线在学术论文里较为常见。宽带宽尽可能地覆盖2G/3G/4G/5G等多系统，可以不需要一个系统对应一个天线，能达到减小微基站尺寸目的。而低剖面特性能给后端系统电路留出更多空间，能进一步减少微基站尺寸，也是一个研究热点。交叉偶极子天线作为常见的双极化天线，因其结构简单，可塑性强，能通过不同技术产生宽频特性或陷波特性等，各种5G交叉偶极子被先后提出，如图1-5。
【参考文献】：
硕士论文
[1]5G背景下阵列天线的研究与设计[D]. 樊文君.南京邮电大学 2019
[2]基片集成波导接口研究[D]. 彭小莹.东南大学 2015
本文编号：2943943
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
G手机天线[3]
面向第五代移动通信的低剖面宽频天线研究与设计2前关于5G天线的研究热点多在于5G微基站天线单元。图1-15G手机天线[3]5G无线通信系统在室外面对密集的人员流动，为了保证高速率传播，5G基站需要使用MassiveMIMO技术。但对于5G室内应用，MassiveMIMO天线就显得过于庞大冗余，所以应用MIMO技术的5G微基站就是一种相对灵活且折中的选择。图1-2MIMO天线测试台[6]1.2.1单极化天线MassiveMIMO大阵列对天线后端电路要求较高，但天线单元结构相对简单，而各大学实验室所提出的的5G微基站天线则各具特色。2018年，WenxingAn提出通过利用四种谐振模并存实现微带天线的扩频[7]，如图1-3所示，这个仅有0.06的低剖面5G天线(为中心频率)还能产生较宽的58.3%的相对带宽，绝对带宽为2.84-5.17GHz，覆盖Sub-6GHz的5G频段。通过利用椭圆形辐射贴片中心的椭圆圈形槽缝，在3.05GHz单波长模式谐振，3.75GHz半波长模式谐振，4.55GHz单波长模式谐振，4.9GHz半波长谐振模式，四个谐振点相互靠近又不重叠。在椭圆形辐射贴片前后加的折叠墙，能够帮助天线更好阻抗匹配，最终使4个谐振点能产生宽带宽性能。
面向第五代移动通信的低剖面宽频天线研究与设计3图1-3低剖面宽频5G天线[7]其他单极化的5G天线还有使用单偶极子做宽带天线。如图1-4(a)所示，该天线[8]通过外部蜿蜒曲折延长有效电流长度，将谐振点移至低频，保证低频带宽覆盖，虽然蜿蜒结构会导致该部分等效感抗增加，但在通过Y形辐射贴片内部刻L形缝、加三叉戟形馈电等一系列优化，最终得以实现41.8%的宽带。而至于图1-4(b)则是通过调整微带馈电线实现的频率可重构天线的高隔离度MIMO系统，天线单元阵列呈十字形放置，相邻单元互相垂直，单元之间隔离度提高。(a)(b)图1-4单偶极子5G天线，(a)用于Wi-Fi、WiMAX和5G的Y形单偶极子天线[8]，(b)频率可重构5G天线的MIMO系统[9]1.2.2双极化天线多系统宽频覆盖和低剖面5G双极化天线在学术论文里较为常见。宽带宽尽可能地覆盖2G/3G/4G/5G等多系统，可以不需要一个系统对应一个天线，能达到减小微基站尺寸目的。而低剖面特性能给后端系统电路留出更多空间，能进一步减少微基站尺寸，也是一个研究热点。交叉偶极子天线作为常见的双极化天线，因其结构简单，可塑性强，能通过不同技术产生宽频特性或陷波特性等，各种5G交叉偶极子被先后提出，如图1-5。
【参考文献】：
硕士论文
[1]5G背景下阵列天线的研究与设计[D]. 樊文君.南京邮电大学 2019
[2]基片集成波导接口研究[D]. 彭小莹.东南大学 2015
本文编号：2943943
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