宽带低剖面基站天线的研究

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1、工程硕士学位论文宽带低剖面基站天线的研究作者姓名石巍工程领域电子与通信工程校内指导教师褚庆昕教授校外指导教师李惊生高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2017年12月Researchonbroadbandlow-profilebasestationantennaADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShiWeiSupervisor：Prof.ChuQingxinSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China

2、分类号：TN828.6学校代号：10561学号：201521009552华南理工大学硕士学位论文宽带低剖面基站天线的研究作者姓名：石巍指导教师姓名、职称：褚庆昕教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：□产品研发□工程设计√应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：射频与天线技术论文提交日期：2017年12月29日论文答辩日期：2018年3月13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：吴子华高级工程师委员：褚庆昕教授、陈付昌教授、王世伟教授摘要为了更好的应对现代无线通信中多

3、种通信制式混杂的情况，运营商希望能研发出同时覆盖多个通信制式工作频段的基站天线，宽带成为人们设计基站天线时追求的目标。宽带基站天线能让运营商不需要每个通信制式都单独地研发基站天线，这大大地减少了天线的设计工作和降低了加工成本。在生活中我们随处可以看到基站天线的影子，大楼的楼顶上，电线杆上，或是路灯上。密集的基站布置让现代人产生了恐慌，人们在享受高速率的移动无线通信时，又对电磁辐射敬而远之，这是运营商们不得不面对的局面，而宽带基站天线能够同时覆盖多个通信制式的工作频段，减少天线罩内的天线数目，从而缓解人们的心理恐慌。在宽带化的同

4、时，低剖面基站天线也是人们研究的重中之中。宽带基站天线能减少基站内天线的数量，低剖面基站天线则能够使每个天线单元都变得更小、更紧凑，具有低剖面特性的天线隐蔽性更强，美化起来更为简单，同时也不容易被发现。5G时代即将到来，一体化有源基站天线将成为研究的热点，一体化有源基站天线要求在设计时将天线与射频器件直接集成到一起，试想如何在一个狭小的天线罩内将如此多的元件放置在一起，这显然需要天线具有低剖面的特性。可以预见，低剖面将会是基站天线发展主要趋势之一。本文的研究工作如下：1.设计了一种基于L型缝隙谐振器加载的三模宽带基站天线，通过

5、调节偶极子的尺寸可以实现第一个模式的移动，通过调节偶极子间的间距可以实现第二个模式的移动，通过调节L型缝隙的尺寸可以实现第三个模式的移动。该天线的阻抗带宽为1.71-2.92GHz，相对带宽约为52.3%（S11<-15dB）,能够覆盖2G/3G/4G三个移动通信系统，并且在阻抗带宽内有着稳定的辐射方向图和较高的隔离度。2.理论的分析了直接减高后天线的阻抗失配以及辐射特性变差的问题，基于该分析设计了一款直接减高的基站天线。该天线使用宽导体、谐振器加载以及十字形耦合馈电改善高度降低带来的阻抗失配问题，通过调节反射板尺寸改善辐射方

6、向图变差的问题。天线的阻抗带宽约为1.7-2.2GHz（SWR<1.5），总体高度仅为17mm（0.11λ），相比其他同频段的基站天线，该天线具有低剖面的特性，并且易于实现。3.设计了一款新型的人工磁导体反射板，可以通过改变周期性金属贴片末端弯折处的耦合长度来改变人工磁导体的谐振特性。基于提出反射板并以八边形环偶极子为辐射I单元设计了一款宽带低剖面基站天线，八边形环偶极子的两个不同边的边长会对天线谐振频率产生影响，通过调节两个边长能够实现宽带阻抗匹配。此外，研究发现在新提出的人工磁导体反射板中，金属地板的尺寸是影响天线的辐射特

7、性的关键参数。天线的阻抗带宽为1.8-2.7GHz（SWR<1.5），并拥有稳定的方向图和增益特性，天线高度仅为23mm(0.169λ)，很好地实现了低剖面。关键词：基站天线；宽带；低剖面；L型缝隙谐振器；人工磁导体；直接减高；IIAbstractInordertobetterdealwiththesituationthatseveralcommunicationmodesworkingsimultaneouslyinmodernwirelesscommunications,operatorshopetodevelopabas

8、estationantennawhichcancovermultiplecommunicationstandardworkingfrequencybandsatthesametime,broadbandhasbecomethegoalpursuedbypeoplewhende