论文部分内容阅读
无线通信技术的高速发展使得5G移动通信走进每个人的生活,而在5G时代的开端,Sub-6 GHz频段成为商用通讯的重点频段,尤其是N77(3.3 GHz-4.2 GHz)、N78(3.3 GHz-3.8 GHz)与N79(4.4 GHz-5.0 GHz)频段。Sub-6 GHz频段是在覆盖区域与通信质量两者之间的平衡点,而如何设计出应用于该频段、拥有稳定辐射性能的基站天线是一个亟需解决的技术难点。电磁偶极子天线作为一种潜在的基站天线设计方案,以其宽带、辐射特性良好而受到广泛关注。同时,能有效提高频谱利用率的双极化技术也可以应用到电磁偶极子天线上。此外,MIMO技术也是5G时代提供高质量高速率通信的关键技术,可以在不增加发射功率的前提下获得极高的系统容量,MIMO天线阵列是5G时代天线发展的趋势。本文的主要工作是面向5G基站天线的需求,在Sub-6 GHz频段设计宽频带、双频带的双极化电磁偶极子天线,并应用到MIMO天线阵列中。本文的研究内容包括:第一,论文首先介绍了无线通信系统的发展历程与目前基站天线、MIMO天线阵列的发展现状,并对电偶极子、磁偶极子、互补天线及MIMO天线阵列相关原理作了详细阐述。第二,以Γ型探针激励的电磁偶极子天线为出发点,讨论电磁偶极子天线波束宽度的变化规律,并由此探讨一种鱼尾型平面电偶极子贴片与梯形短路接地贴片构成的双极化电磁偶极子天线。该天线工作于N77与N78频段,在实现电压驻波比小于1.5的同时,辐射特性稳定,E面与H面波束宽度均得到有效控制。第三,在上述工作于N77与N78频段的宽带电磁偶极子天线基础上,设计了一种W型缝隙加载的双频双极化电磁偶极子天线,该天线工作于N78与N79双频段。同时,通过改进Γ型探针与反射器,从而改善了天线高频处辐射方向图的畸变问题。第四,以工作于N77与N78频段的宽带电磁偶极子天线为单元,设计了一种25单元菱形栅格的MIMO天线阵列。经验证,阵列中各单元互不相关,可以满足MIMO天线阵列的要求。