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双频双极化室内分布天线及移动基站天线的研究

马萧萧  
【摘要】:随着现代通信对通信容量以及通信质量需求的不断提高,相应的需要通信设备具备更加优良的性能。双频双极化天线由于其覆盖频带广并采用了极化分集技术,可以有效解决信号在传播过程中的多径衰落问题,提高通信质量,同时又可以实现天线系统的小型化,降低通信成本。因此,双频双极化天线具有非常广阔的应用领域。本文对双频双极化天线进行了深入的研究,并提出了一种应用于室内分布系统中的双频双极化全向吸顶天线和一种双频双极化基站天线。论文的主要研究成果体现在以下两个方面:1.设计了一种应用于室内分布系统的双频(698-960MHz/1710-2690MHz)双极化全向吸顶天线。该天线的设计分为垂直极化全向天线的设计和水平极化全向天线的设计。垂直极化天线为非对称双锥结构,水平极化天线由一个三单元的印刷偶极子圆阵组成。仿真结果表明,垂直极化天线和水平极化天线均满足在全频段电压驻波比小于1.8,并具备良好的全向辐射特性。低频段(698-960MHz)和高频段(1710-2690MHz)极化隔离度均大于25dB。为验证仿真结果,对天线进行了加工和测试,测试结果和仿真结果基本吻合,该天线可以很好地应用于2G/3G/4G-LTE等室内分布系统中。2.对双频双极化基站天线进行了设计、仿真和优化。首先分别设计了双频双极化天线的高频(1710-2690MHz)辐射单元和低频(790-960MHz)辐射单元,并通过共轴式方案组成基站天线阵列。其次,通过在高、低频辐射单元四周增加反射板并对反射板的形状进行分析设计使该基站阵列天线获得了良好的水平面方向图特性。最后,在分析阵列天线单元之间耦合特性的基础上,采用单元远场方向图叠加的原理,建立了垂直面波束赋形设计的目标函数,并采用差分进化算法对双频基站天线的垂直面方向图进行了波束赋形设计,天线的垂直面方向图在一定程度上达到了辐射区赋形,干扰区抑制的效果。


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