高性能折合振子基站天线的设计研究
发布时间：2021-01-18 10:44
2020年是5G大规模商用元年,其中的远程医疗保健,AR/VR,自动驾驶以及其他的创新服务使得我们的生活会发生翻天覆地的变化。天线作为整个通信系统的核心部件,对整个网络的质量和功能的实现起着决定性的作用。本文在明晰基站天线扇区化、波束赋形、电下倾、多频带以及双极化的发展历程,了解目前基站天线的发展现状,并把握未来基站天线具有全频带配置,精确的波束覆盖范围,多用户波束成形,高辐射集中度以及低损耗的发展趋势,设计了两款基站天线辐射单元,这对提高天馈系统的性能具有重大意义。第一款是能工作在1710～2690MHz频带内的低剖面辐射单元,该天线单元的辐射面由四个折合偶极子构建而成,在一个平面内组成一个类八边形。辐射面与反射板之间的巴伦高度为0.169λ0（λ0为2.2GHz所对应的波长）。整个单元通体由金属压铸而成,这样使其具有很好的稳定性。进一步地,由这个辐射单元组成的2×12阵列证明在不同的电下倾角的情况下,整副基站天线也具有优异的性能。其次,基于同样的折合偶极子的基本原理,设计了一个工作在617～960MHz的空心碗状振子。整个单元也采用了如同前面的低剖面高频振子的制造工艺,实现了高稳定...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３在ＰＩ中的折合偶极子基站天线单元??１．３基站天线的发展趋势??
？硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??都相同。另外，在空间上它的方向与另一只臂上的方向相同，如图２．１（Ｃ）所示。因??此，由偶极子的两个辐射臂辐射的场将主要在绝大多数方向上相互增强。??ｉ／ｌ??＜？?Ｘ／２?－．■…？???Ｘ／２?？??Ｉ??ｊ．?＿?■．一??Ｉ—？：??（ａ）平行传输线??（?丨丨…??＼??（ｂ）喇叭形传输线??Ｉ?ｍ??ｉＪ??（Ｃ）线型偶极子??图２．１在无损平行传输线，喇叭形传输线及线型偶极子上的电流分布??如果每根导线的直径很小（ｄ？；ｌ），则沿偶极子辐射臂的电流的理想驻波??为正弦曲线，末端为零，但是其整体形式取决于每个辐射臂的长度。对于／＜＜又，??／?＝又／２，Ａ／２?＜?Ｚ?＜又和；Ｉ?＜?Ｚ?＜?３又／２的中心馈电偶极子，电流模式如图２．２（ａ－ｄ）所??示。极小偶极子（通常为Ａ／５０?＜?Ｚ?＜?Ａ／１０）的电流模式如图２．２（ａ）可以通过三角分布??来近似，因为当Ｗ／２非常小时，Ｓｉｔｉ（／ｃ／／２）＾／ｄ／２。由于其周期性的空间变化，长于??Ａ（Ｚ＞Ａ）的偶极子的驻波在相邻的半周期之间经历了?１８０°的相位反转。因此，偶??１３??
硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??极子所有部分的电流都不具有相同的相位，这一点在图２．２（ｄ）Ａ?＜丨＜?３２／２得到了??证明。反过来，偶极子某些部分辐射的场强不会相互增强，结果在最终形成的辐??射场强中将注意到明显的干扰和抵消效果。??Ｈ?．?１?＋、—??—广‘?一?１?＋?７?Ｗ??（ａ）?／？?Ｘ??（ｂ＞?／?Ｃ??Ｊ）?Ｐ）??＜ｃ＞?；．?２＜／＜?ｉ．?Ｉ??＜ｄ）?５ｌ＜／＜３Ｊｌ／２??图２．２线型偶极子的电流分布??对于频率ｕ；?＝?２ｔｔ／的时谐变化关系的系统，图２．２的驻波分布状况表示任何时??间的最大电流激励，对如图２．３所示的中心馈电的偶极子而言电流变化作为时间的??函数。这些变化可以通过将图２．２（ｂ）的当前驻波乘以ｃｏｓ（ｉｕｆ）来获得。??２．１．３天线分析方法??完整的天线具有较多的元件，其中具有许多复杂的配置。为了将每个问题分??析为一个边值问题并获得封闭形式的解，必须通过正交曲线坐标系描述天线结构。??这严重限制了可以使用这种程序分析的天线系统的类型和数量。因此，经常追求??其他精确或近似的方法。在过去四十年中，在分析许多以前难以解决的天线问题??中占主导地位的两种方法是积分方程方法（ＩＥ）和几何衍射理论（ＧＴＤ）。??积分方程法将天线问题的解决方案以积分的形式呈现出来，其中未知数（通??常为感应电流密度）是积分的一部分。然后使用诸如矩量法（ＭＭ）之类的数值技??１４??
本文编号：2984811
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３在ＰＩ中的折合偶极子基站天线单元??１．３基站天线的发展趋势??
？硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??都相同。另外，在空间上它的方向与另一只臂上的方向相同，如图２．１（Ｃ）所示。因??此，由偶极子的两个辐射臂辐射的场将主要在绝大多数方向上相互增强。??ｉ／ｌ??＜？?Ｘ／２?－．■…？???Ｘ／２?？??Ｉ??ｊ．?＿?■．一??Ｉ—？：??（ａ）平行传输线??（?丨丨…??＼??（ｂ）喇叭形传输线??Ｉ?ｍ??ｉＪ??（Ｃ）线型偶极子??图２．１在无损平行传输线，喇叭形传输线及线型偶极子上的电流分布??如果每根导线的直径很小（ｄ？；ｌ），则沿偶极子辐射臂的电流的理想驻波??为正弦曲线，末端为零，但是其整体形式取决于每个辐射臂的长度。对于／＜＜又，??／?＝又／２，Ａ／２?＜?Ｚ?＜又和；Ｉ?＜?Ｚ?＜?３又／２的中心馈电偶极子，电流模式如图２．２（ａ－ｄ）所??示。极小偶极子（通常为Ａ／５０?＜?Ｚ?＜?Ａ／１０）的电流模式如图２．２（ａ）可以通过三角分布??来近似，因为当Ｗ／２非常小时，Ｓｉｔｉ（／ｃ／／２）＾／ｄ／２。由于其周期性的空间变化，长于??Ａ（Ｚ＞Ａ）的偶极子的驻波在相邻的半周期之间经历了?１８０°的相位反转。因此，偶??１３??
硕士学位论文??ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??极子所有部分的电流都不具有相同的相位，这一点在图２．２（ｄ）Ａ?＜丨＜?３２／２得到了??证明。反过来，偶极子某些部分辐射的场强不会相互增强，结果在最终形成的辐??射场强中将注意到明显的干扰和抵消效果。??Ｈ?．?１?＋、—??—广‘?一?１?＋?７?Ｗ??（ａ）?／？?Ｘ??（ｂ＞?／?Ｃ??Ｊ）?Ｐ）??＜ｃ＞?；．?２＜／＜?ｉ．?Ｉ??＜ｄ）?５ｌ＜／＜３Ｊｌ／２??图２．２线型偶极子的电流分布??对于频率ｕ；?＝?２ｔｔ／的时谐变化关系的系统，图２．２的驻波分布状况表示任何时??间的最大电流激励，对如图２．３所示的中心馈电的偶极子而言电流变化作为时间的??函数。这些变化可以通过将图２．２（ｂ）的当前驻波乘以ｃｏｓ（ｉｕｆ）来获得。??２．１．３天线分析方法??完整的天线具有较多的元件，其中具有许多复杂的配置。为了将每个问题分??析为一个边值问题并获得封闭形式的解，必须通过正交曲线坐标系描述天线结构。??这严重限制了可以使用这种程序分析的天线系统的类型和数量。因此，经常追求??其他精确或近似的方法。在过去四十年中，在分析许多以前难以解决的天线问题??中占主导地位的两种方法是积分方程方法（ＩＥ）和几何衍射理论（ＧＴＤ）。??积分方程法将天线问题的解决方案以积分的形式呈现出来，其中未知数（通??常为感应电流密度）是积分的一部分。然后使用诸如矩量法（ＭＭ）之类的数值技??１４??
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