楼宇覆盖正割平方波束赋形双极化天线设计
发布时间：2021-01-30 06:21
科技化时代加速了我国城市化发展进程,许多城区内都涌现出密集的高层建筑,现有的移动通信技术不能对这些高层楼宇密集区域进行高质量连续覆盖。为了进一步推动城市立体化发展,亟需研究三维空间覆盖技术,以实现高楼密集区域信号的立体覆盖。同时,第五代移动通信技术（5th-Generation,5G）正在飞速发展,各种新技术在5G通信系统中得到应用,使5G通信具有更高的数据传输速率、更大的网络容量以及更小的时延。其中,3D MIMO（Multiple Input Multiple Output,MIMO）波束赋形技术已经成为5G通信中最具革命性的技术之一。为了解决高层楼宇覆盖不均、存在信号盲区的问题,本文利用波束赋形技术,结合5G通信对天线的要求,对应用于5G通信系统的楼宇覆盖波束赋形微带双极化天线阵进行了研究,并取得以下成果:（1）针对城区内密集高层楼宇的覆盖,提出以楼体为单位的“三维空间立体覆盖”方案,考虑将一个楼体看成一个小区,因此又称为楼体小区。根据楼体高度和宽度决定楼体小区的覆盖范围,楼体高度决定垂直面波束赋形的范围,楼体宽度决定水平面波束赋形的范围,分别研究其波束赋形方法。对于垂直面波束赋...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１用于小区信号覆盖的基站天线［４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｅｌｌ?ｓｉｇｎａｌ?ｃｏｖｅｒａｇｅ［４］??
＼?Ｉ???楼宇覆盖正割平方波束赋形双极化天＿设计???的覆盖方式。这种天线的波束宽度有限，覆盖范围较窄，单个天线难以覆盖所有楼层，??且在覆盖范围内，不同楼层的用户由于处在辐射波束的不同方向，到天线的距离不同，??故而接收到的信号强度不均。???ｊ￣??＿?Ｂ?ＨＨＢ??〇?ｍｍ??ＢＢＵ??????图１．１用于小区信号覆盖的基站天线［４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｅｌｌ?ｓｉｇｎａｌ?ｃｏｖｅｒａｇｅ［４］??文献［５］提出了一种新型智能天线，它可以适用于不同的楼宇高度，根据楼层与天线??安装位置，配置适用于本楼宇的天线参数，实现整栋楼宇内良好的通信效果，然而这种??天线系统及其安装和调试都较复杂。??文献［６］提出了一种适用于密集的高层建筑群的智能天线和覆盖方案。如图１．２所示。??对于不同高度和宽度的楼体，通过改变该天线的俯仰面和水平面的波束宽度和波束指??向，获得良好的覆盖区域。同时可以节约资金，满足网络的深度覆盖要求。??Ｄ〇?°ｄ??岛楼??图１．２用于覆盖高层的新型智能天线［６］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｎｅｗ?ｓｍａｒｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｏｖｅｒｉｎｇ?ｈｉｇｈ?ｌａｙｅｒ??无线通信系统中的多天线Ｍ技术可以使我们获得很高的数据传输和可靠性。波束赋??形技术作为一种多天线技术，充分发挥了多天线的优势。它也被称为信号预处理技术，??其主要是通过调整阵列天线中阵元的相关参数，控制赋形波束的方向，使得波束主瓣对??－２－??
式来??看，双极化天线主要有偶极子天线和贴片天线两大类。??（１）偶极子天线??偶极子天线因具有频带宽、方向图稳定等优点被广泛应用于各种类型的天线中，常??常被用来作为双极化天线单元使用。??对于许多宽频带应用场合，采用传统的偶极子天线结构无法达到要求，因此通常需??要改变辐射单元形状来实现增大带宽的目的。文献［１７］采用扇形贴片结构实现宽频带，??试验结果表明，该天线带宽达到４９．７％，能覆盖２Ｇ、３Ｇ、ＬＴＥ三个频段。文献［１８］采用??三角形和半圆形组合贴片构成辐射单元，如图１．３所示，每对振子的两个贴片分别位于??介质板两侧，天线带宽达到４５％?（｜＜Ｓｉｉ｜＜－１５ｄＢ），在１．７－２．７ＧＨＺ内隔离度大于３０ｄＢ。文??献［１９］采用渐变状贴片，有效减小了尺寸，天线在０．７７－１．７ＧＨＺ内工作（｜制＜－１０ｄＢ），??但是增益较小，只有５ｄＢｉ左右。??－４５°?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?＋４５°?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｉ??ｂｏｗ－ｌｉｅ?ｄｉｐｏｌｅ?ｂｏｗ－ｌｉｅ?ｄｉｐｏｌｅ?：??＼?３？?／??Ｌ??：ｋｘｌ?Ｉ?；?＾??Ｖ?ｔｃＩ?＼＾＂ｌ?＾＇ｒｌ?１??Ｕ?ｉ?．?．?ｚＴ??ｍｉ：?Ｍｃｕｌ?ｏｎ?ｒｒｏｎｉ?ｔｉｔｌｅ?ＢＢ：?Ｍｄａｌ?ｏｎ?ｂａｃｋ？ｈＩ？??图１．３双极化偶极子天线？??！??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｕａｌ?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｄｉｐｏｌｅ?ａｎｔｅｎｎａ１１８］??对于双极化偶极子天线，还可以通过开孔或者加载缝隙来实现宽频带。因为这样可??以改变电流分布，减小尺寸的同时还可以增大带宽。文献［２０］提出了一种在三角形振子??上开Ｔ形缝隙的结构，如图１
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于新的适应度函数和多搜索策略的高维多目标进化算法[J]. 代才,石晓琪. 计算机应用研究. 2020(01)
[2]基于自适应遗传算法的稀布阵天线优化[J]. 李蕾,王建明,伍光新,龙伟军. 现代雷达. 2017(03)
[3]5G中的关键技术之一 Massive MIMO[J]. 胡瑞超. 计算机与网络. 2016(18)
[4]一种楼宇高度自适应的TD-LTE深度覆盖解决方案[J]. 董健,李晓明,王超,王荣军. 移动通信. 2016(07)
[5]一种水平和垂直联合优化的3D波束成形算法[J]. 张仕宇,冯辉,宗志远,刘凯,杨涛,胡波. 复旦学报(自然科学版). 2015(05)
[6]层层通智能天线解决TD-LTE无线网络高层建筑覆盖[J]. 王天石,李晓明,刘旸,赵威. 电信工程技术与标准化. 2015(09)
[7]TD-LTE多场景室内深度覆盖解决方案[J]. 常爽. 电信工程技术与标准化. 2015(06)
[8]一种适合高层建筑密集区域覆盖的智能天线[J]. 李晓明,董健,刘旸,李卓. 电信工程技术与标准化. 2012(05)
[9]用遗传算法优化任意稀布率的平面阵列[J]. 彭祥龙. 电讯技术. 2007(03)
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]基于MATLAB GUI的脑网络仿真平台构建与分析[D]. 张瑛雪.河北工业大学 2016
[3]阵列天线波束赋形技术研究与应用[D]. 彭政谕.浙江大学 2014
本文编号：3008418
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：103 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１用于小区信号覆盖的基站天线［４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｅｌｌ?ｓｉｇｎａｌ?ｃｏｖｅｒａｇｅ［４］??
＼?Ｉ???楼宇覆盖正割平方波束赋形双极化天＿设计???的覆盖方式。这种天线的波束宽度有限，覆盖范围较窄，单个天线难以覆盖所有楼层，??且在覆盖范围内，不同楼层的用户由于处在辐射波束的不同方向，到天线的距离不同，??故而接收到的信号强度不均。???ｊ￣??＿?Ｂ?ＨＨＢ??〇?ｍｍ??ＢＢＵ??????图１．１用于小区信号覆盖的基站天线［４］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂａｓｅ?ｓｔａｔｉｏｎ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｅｌｌ?ｓｉｇｎａｌ?ｃｏｖｅｒａｇｅ［４］??文献［５］提出了一种新型智能天线，它可以适用于不同的楼宇高度，根据楼层与天线??安装位置，配置适用于本楼宇的天线参数，实现整栋楼宇内良好的通信效果，然而这种??天线系统及其安装和调试都较复杂。??文献［６］提出了一种适用于密集的高层建筑群的智能天线和覆盖方案。如图１．２所示。??对于不同高度和宽度的楼体，通过改变该天线的俯仰面和水平面的波束宽度和波束指??向，获得良好的覆盖区域。同时可以节约资金，满足网络的深度覆盖要求。??Ｄ〇?°ｄ??岛楼??图１．２用于覆盖高层的新型智能天线［６］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｎｅｗ?ｓｍａｒｔ?ａｎｔｅｎｎａ?ｆｏｒ?ｃｏｖｅｒｉｎｇ?ｈｉｇｈ?ｌａｙｅｒ??无线通信系统中的多天线Ｍ技术可以使我们获得很高的数据传输和可靠性。波束赋??形技术作为一种多天线技术，充分发挥了多天线的优势。它也被称为信号预处理技术，??其主要是通过调整阵列天线中阵元的相关参数，控制赋形波束的方向，使得波束主瓣对??－２－??
式来??看，双极化天线主要有偶极子天线和贴片天线两大类。??（１）偶极子天线??偶极子天线因具有频带宽、方向图稳定等优点被广泛应用于各种类型的天线中，常??常被用来作为双极化天线单元使用。??对于许多宽频带应用场合，采用传统的偶极子天线结构无法达到要求，因此通常需??要改变辐射单元形状来实现增大带宽的目的。文献［１７］采用扇形贴片结构实现宽频带，??试验结果表明，该天线带宽达到４９．７％，能覆盖２Ｇ、３Ｇ、ＬＴＥ三个频段。文献［１８］采用??三角形和半圆形组合贴片构成辐射单元，如图１．３所示，每对振子的两个贴片分别位于??介质板两侧，天线带宽达到４５％?（｜＜Ｓｉｉ｜＜－１５ｄＢ），在１．７－２．７ＧＨＺ内隔离度大于３０ｄＢ。文??献［１９］采用渐变状贴片，有效减小了尺寸，天线在０．７７－１．７ＧＨＺ内工作（｜制＜－１０ｄＢ），??但是增益较小，只有５ｄＢｉ左右。??－４５°?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?＋４５°?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｉ??ｂｏｗ－ｌｉｅ?ｄｉｐｏｌｅ?ｂｏｗ－ｌｉｅ?ｄｉｐｏｌｅ?：??＼?３？?／??Ｌ??：ｋｘｌ?Ｉ?；?＾??Ｖ?ｔｃＩ?＼＾＂ｌ?＾＇ｒｌ?１??Ｕ?ｉ?．?．?ｚＴ??ｍｉ：?Ｍｃｕｌ?ｏｎ?ｒｒｏｎｉ?ｔｉｔｌｅ?ＢＢ：?Ｍｄａｌ?ｏｎ?ｂａｃｋ？ｈＩ？??图１．３双极化偶极子天线？??！??Ｆｉｇ．?１．３?Ｄｕａｌ?ｐｏｌａｒｉｚｅｄ?ｄｉｐｏｌｅ?ａｎｔｅｎｎａ１１８］??对于双极化偶极子天线，还可以通过开孔或者加载缝隙来实现宽频带。因为这样可??以改变电流分布，减小尺寸的同时还可以增大带宽。文献［２０］提出了一种在三角形振子??上开Ｔ形缝隙的结构，如图１
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于新的适应度函数和多搜索策略的高维多目标进化算法[J]. 代才,石晓琪. 计算机应用研究. 2020(01)
[2]基于自适应遗传算法的稀布阵天线优化[J]. 李蕾,王建明,伍光新,龙伟军. 现代雷达. 2017(03)
[3]5G中的关键技术之一 Massive MIMO[J]. 胡瑞超. 计算机与网络. 2016(18)
[4]一种楼宇高度自适应的TD-LTE深度覆盖解决方案[J]. 董健,李晓明,王超,王荣军. 移动通信. 2016(07)
[5]一种水平和垂直联合优化的3D波束成形算法[J]. 张仕宇,冯辉,宗志远,刘凯,杨涛,胡波. 复旦学报(自然科学版). 2015(05)
[6]层层通智能天线解决TD-LTE无线网络高层建筑覆盖[J]. 王天石,李晓明,刘旸,赵威. 电信工程技术与标准化. 2015(09)
[7]TD-LTE多场景室内深度覆盖解决方案[J]. 常爽. 电信工程技术与标准化. 2015(06)
[8]一种适合高层建筑密集区域覆盖的智能天线[J]. 李晓明,董健,刘旸,李卓. 电信工程技术与标准化. 2012(05)
[9]用遗传算法优化任意稀布率的平面阵列[J]. 彭祥龙. 电讯技术. 2007(03)
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]基于MATLAB GUI的脑网络仿真平台构建与分析[D]. 张瑛雪.河北工业大学 2016
[3]阵列天线波束赋形技术研究与应用[D]. 彭政谕.浙江大学 2014
本文编号：3008418
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/3008418.html
