进入到21世纪以来,我国的城镇化建设在飞速发展,从而导致建筑密集区域信号覆盖不佳的问题日益严重。有数据显示,我国高层建筑的年增长率已经超过20%,城市中的建筑鳞次栉比,平均高度不断提升,城市正在向复杂的立体空间急剧扩张。在建筑物集中区域,网络信号问题多发,例如,信号强度减弱,信号覆盖不均、存在盲区,信号质量不佳导致的通话或数据传输差等。所以,为了满足城市立体化发展的需求,需要开展信号立体覆盖技术的研究,以实现建筑集中区域信号的立体覆盖。目前,解决信号立体覆盖的有效方法之一是通过阵列天线波束赋形技术来获取俯仰面内期望的辐射方向图。利用微带天线组阵构成的波束赋形阵列天线,具有体积小、成本低、易实现等优点,且可以满足波束赋形的一系列要求,因此,本文研究楼宇覆盖波束赋形微带天线阵的设计与实现方法。具体工作和成果如下:(1)本文首先研究了微带天线的设计理论,然后采用缝隙耦合微带天线结构设计了一款工作在LTE-A频段的天线单元。(2)针对楼宇信号覆盖不均的问题,提出了新的覆盖方案。为了实现所提出的覆盖方案,对天线阵的波束赋形方法进行了研究。在此基础上,利用MATLAB软件编写了波束赋形代码。在该代码中,对远场方向图的计算采用了快速离散傅里叶变换法,这样做的好处在于可以方便快速的在计算机中进行方向图的求解;对于波束赋形的优化方法采用的是遗传算法,该方法能够精确的求得满足预期方向图的各个阵列单元的幅度与相位分布。运用该代码可以获得不同阵元数目、不同阵元间距、不同赋形方式以及不同赋形区域时的辐射方向图。经过一系列的计算、优化,并考虑到实验室的现有条件,最终确定采用8元微带天线阵来实现本文提出的赋形波束,并得到了满足期望方向性图的阵列天线单元激励分布。(3)根据阵列天线单元的激励分布要求,对馈电网络的设计方法进行了研究。通过对不同的馈电网络进行分析、比较,最终确定采用7个一分二威尔金森功分器相级联的方法来设计一分八的馈电网络。为了实现该馈电网络,首先由天线阵列的激励幅度分布值要求推算出输入端口到各输出端口的电压传输系数,然后推算每一级一分二功分器的功分比,并根据威尔金森功分器的工作原理设计每一级功分器,借助HFSS仿真软件对功分器进行优化,最终将设计好的7个一分二功分器级联构成完整的馈电网络,并进行整体的仿真、优化。(4)将8个阵列单元按设计要求组阵,然后对天线阵进行联合仿真。通过微调馈电网络输出端口的相位改善了阵列的方向图特性;通过在天线阵列底层馈线增加扇形枝节的方法增加了天线的阻抗匹配带宽,降低了工作频带内的驻波比。最后,根据最终的设计结果进行了实物加工,并在微波暗室中对实物进行了测试。测试结果表明,该天线阵的各项指标基本达到设计要求。