差分宽带天线和小型化宽带基站天线研究

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1、硕士学位论文差分宽带天线和小型化宽带基站天线研究作者姓名肖兴慰学科专业电磁场与微波技术指导教师孔永丹副教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchonDifferentially-FedBroadbandAntennaandCompactBroadbandBase-StationAntennaADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XiaoXingWeiSupervisor：AssociateProf.KongYongD

2、anSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN822学校代号：10561学号：201520108508华南理工大学硕士学位论文差分宽带天线和小型化宽带基站天线研究作者姓名：肖兴慰指导教师姓名、职称：孔永丹副教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电磁场与微波技术研究方向：宽带、多频段天线与射频技术论文提交日期：2018年4月11日论文答辩日期：2018年6月4日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：丁海高级工程师委

3、员：谢泽明教授陈付昌教授涂治红教授孔永丹副教授摘要基站天线作为现代通信系统中的重要组成部分，其性能将严重影响系统通信质量的好坏。一个设计优良的高性能的基站天线将会降低对通信系统其他部分的性能要求，并改善系统的整体性能。伴随着移动通信系统的迅速发展，不仅第四代移动通信系统(4G)已经大规模实现商用，第五代移动通信系统(5G)也即将投入使用。为了与以往的2G/3G通信系统兼容，对作为移动通信系统前端器件的基站天线提出了更高的需求，目前最基本的要求就是基站天线的带宽需要能够同时覆盖2G/3G/4GLTE频段（即带

4、宽要求），同时要求基站天线尺寸小型化，以适应越来越复杂的场景。此外当前差分馈电在射频电路中广泛使用，而且射频前端器件基本都可以与差分电路集成，但是目前的天线却大都采用单端口馈电，故并不能直接与差分器件集成；而如果天线采用差分馈电就不再需要通过巴伦和差分器件连接，而且还具有共模抑制的特性，因此差分馈电基站天线具有重要研究意义。本论文主要工作如下：1.设计了一款具有稳定波瓣宽度和共模抑制特性的宽带差分多偶极子基站天线。该天线辐射体由两对长短不一的偶极子形成，两对偶极子放置在两个对称的斜面上，通过差分馈电结构对偶

5、极子馈电，使得该天线具有宽阻抗带宽、稳定的波瓣宽度、良好的共模抑制等特性。2.设计了一款具有宽带特性的椭圆形±45°双极化基站天线，通过合理设置辐射体和馈电结构的参数，并在偶极子之间加入大小可调的寄生单元，使得该天线在1.67GHz到2.75GHz频带内S11<-15dB（相对带宽46.5%），可以完整覆盖2G频段、3G频段以及LTE频段，同时在该频带范围内两端口隔离度小于-25dB，且在H面和V面内波瓣宽度稳定在65°左右。3.设计了一款具有Y型馈电单元的小型宽带双极化基站天线。该天线辐射体由两个椭圆环形

6、偶极子组成，四个弧形寄生单元镶嵌在环形偶极子之间，该天线在1.65GHz~2.3GHz频带内满足驻波比（VSWR）小于1.5（相对带宽32.9%），且在该频段内增益大于8dBi，同时H面和V面的半功率波瓣宽度稳定在65°±5°。4.设计了一款新型紧凑宽带椭圆双极化基站天线，该天线的辐射体采用椭圆弯折结构，在保证带宽覆盖基站天线频带要求的同时减小了天线的整体尺寸。该天线辐射体尺寸仅为47.2mm2*47.2mm2（即0.346*0.346），且该天线的反射系数在1.68GHz到00I2.9GHz频段内小于

7、-15dB（相对带宽53.3%），同时在全频段内端口隔离度小于-27dB,且具有稳定的辐射方向图和高交叉极化比。关键词：基站天线；差分天线；双极化；小型化；宽带；半功率波瓣宽度；IIAbstractAsasignificantcomponentofmoderncommunicationsystem,theperformanceofbase-stationantennashasaseriouslyinfluenceonthequalityofthewholecommunicationsystem.Inamod

8、erncommunicationsystem,throughreducingtherequirementonotherparts,awell-designedhighperformancebase-stationantennacanimprovethewholequality.Astherapiddevelopmentofmobilecommunicationsystem,notonlythefourth-gen