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双极化全向吸顶天线的研究与设计

宋阳  
【摘要】:随着智能终端的普及,人们对移动通信的质量尤其是数据传输速率提出了更高的要求。为了应对飞速增长的数据流量,移动通信网络不断升级,相应地,LTE系统和MIMO技术被引入实际应用。由于室内通信业务量大,运营商正逐步通过双极化室内分布天线取代原来的单极化室内分布天线,这相当于将上行链路由SISO升级到1×2SIMO。为了应对双极化室内分布天线的建设需求,本文从实际出发,设计了一种宽频带双极化吸顶全向天线。该双极化天线包括水平线极化和垂直线极化,其中水平极化工作频段为1710~2690MHz,垂直极化工作频段为790~960MHz和1710~2690MHz两个频段。 本文首先阐述了天线的基本辐射原理和参数,介绍了对称振子的基本特性。然后将双极化全向天线按垂直极化和水平极化分别讨论,设计了多种垂直极化全向天线,并分析了水平极化全向天线的原理和设计思路。再将垂直极化与水平极化组合在一起,设计了多种双极化全向天线。通过对各种双极化全向天线的仿真结果进行对比,选择综合性能最优的非对称双锥圆阵天线作为最终的设计方案。(非对称双锥圆阵天线是指采用非对称双锥方案来实现垂直极化全向辐射性能,而采用印刷振子组成的水平面圆阵方案来实现水平极化全向辐射性能,将它们通过适当的组合,从而形成双极化全向辐射性能)然后对非对称双锥圆阵的性能进行优化设计,包括辐射性能优化设计、有源阻抗匹配设计和功分器馈电网络设计。最后根据仿真的优化结果,加工制作了天线样机,对相应的参数进行测量,完成了设计成果的验证。测试结果表明所设计的天线满足了本课题的设计目标。 本文成功设计了一款宽频双极化全向天线,该天线不仅具有良好的电性能,而且外观尺寸小、成本低、频带宽,在室内分布系统优化建设中有着很好的应用市场。


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