随着图像、视频等信息高速传递需求的增长,移动通信技术取得了飞速发展,通信系统的频带宽度进一步得到拓展,对当前移动通信系统天线的设计提出了越来越高的要求。双极化天线由于能够改善系统的多径衰落问题,同时提高系统的通信容量,被广泛应用在现代移动通信基站系统中。本文主要结合当前双极化天线研究现状,利用HFSS高频仿真软件设计了一款宽带磁电耦合馈电贴片天线、混合馈电的双极化天线及其阵列,对天线进行了实物加工和测试,验证实测结果与仿真结果的吻合度。本文的主要研究内容如下:1.微带贴片天线的宽带化技术研究。针对当前移动通信系统中天线的宽带化、低剖面发展的趋势,本文采用多阶匹配技术设计了一款宽带贴片天线。该天线采用旋转放置的T型功分器,通过缝隙耦合的方式激励一对垂直放置的金属开路环,形成差分馈电模式,使两金属环产生同向电流,以此激励水平放置的方形辐射贴片,实现二阶谐振。此外,在T型馈电网络上增加了一对开路匹配枝节,为天线引入了新的谐振点,实现了三阶匹配,从而有效展宽天线的阻抗带宽,天线的工作频率范围由原来的1.72-2.7 GHz扩展到1.68-2.83 GHz。同时,将馈电网络集成到垂直的馈电结构上,无需再单独设计差分馈电网络。通过对天线实物进行测试,与仿真结果进行了对比分析,天线具有良好的阻抗带宽并且保持了较低的剖面高度。2.混合馈电宽带双极化天线及其阵列研究。结合目前移动通信研究热点,设计了一款基于混合馈电的宽带双极化天线。天线由方形的辐射贴片、两个正交放置的馈电结构和金属地板组成。天线的水平极化馈电结构采用磁耦合馈电方式,有一个变形的(38)型探针激励开路的金属环,在金属环上产生环形电流,通过金属环与水平的辐射贴片之间的缝隙将能量耦合到辐射贴片上,向外辐射电磁波;垂直极化采用电馈的方式,采用差分馈电模式,在双谐振环上产生同向电流,以此激励水平辐射贴片。该天线具有良好的交叉极化水平和较高的端口隔离度,采用多阶匹配技术,将天线的工作带宽扩展到47.3%。天线实物测试结果表明,天线端口回波损耗RL>10 dB工作频率覆盖1.68-2.72 GHz,与仿真结果良好吻合,天线的剖面高度为24.5 mm。随后利用设计的双极化天线单元设计了一副1×8宽带水平垂直双极化天线阵列,HFSS软件仿真结果表明天线阵列的10 dB回波损耗带宽覆盖1.7-2.8 GHz,带宽内方向图稳定。