作為導(dǎo)行電磁波和空間電磁波的關(guān)鍵轉(zhuǎn)換器件,天線在通信系統(tǒng)中扮演舉足輕重的角色。最近幾年,隨著互聯(lián)網(wǎng)+行業(yè)受國家大力推動,通信用戶量與需求的與日俱增,因此,通信天線發(fā)展的要求也越來越多。一方面,天線的覆蓋面要盡量寬,以覆蓋更多通信用戶終端,這就要求設(shè)計天線在滿足工作寬帶寬增益高的情況下還要保證覆蓋面盡可能的寬。另一方面,由于低頻微波頻段的頻譜資源越來擁擠,人們把研究目光轉(zhuǎn)向了頻譜資源更豐富的毫米波頻段。但是毫米波存在大氣吸收損耗大傳輸距離短的問題,因此人們在設(shè)計毫米波天線時盡可能地提高天線增益。2017年,中國工信部頒布了5G通信的低頻段為3.4-3.6GHz和4.8-5.0GHz,5G毫米波頻段24.75-27.5GHz,37-42.5GHz。本文所設(shè)計的天線基于以上的頻段。本文設(shè)計了面向5G的波束寬度可重構(gòu)雙極化天線、毫米波雙線極化/雙圓極化天線、應(yīng)用于5G毫米波的3D打印天線一共三款天線,對應(yīng)提出低頻天線寬覆蓋面、毫米波天線高增益與低成本方案,從這些研究技術(shù)點出發(fā),本文首先回顧了5G通信時代的天線研究背景和意義,并且對中外研究現(xiàn)狀進行了簡要介紹,緊接著給出了磁電偶極子高階模諧振腔等... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)Y形饋電四折疊型偶極子雙極化天線(b)差分饋電雙極化天線

面向第五代移動通信的雙極化寬頻天線研究與設(shè)計2Ding-LiangWen等人在2016年的文獻[2]提出了一種將兩個Y形饋線和四個折疊型偶極子結(jié)合的雙極化天線，阻抗匹配帶寬為1.7-2.25GHz（相對帶寬27.8%），可應(yīng)用于2G/3G通信頻段。他們接著在2017年的文獻[3]設(shè)計了一種利用十字形差分饋電結(jié)構(gòu)與在輻射貼片的附近添加附加環(huán)的雙極化天線，獲得52%更加寬的帶寬和優(yōu)于26.3dB的端口隔離度。另外，JinxinLi等人在文獻[4]通過引入非對稱磁耦合結(jié)構(gòu)，使得雙極化天線端口隔離度在頻率2.35-2.8GHz內(nèi)高于45dB。HeHuang等人為了引入抗干擾特性，在文獻[5]中使用兩個正交偶極子和在饋電線附近放置C形附加片，實現(xiàn)了52.6%的寬帶寬，獲得2.27至2.53GHz的陷波帶，以覆蓋2G/3G/4G頻段。圖1-1(a)Y形饋電四折疊型偶極子雙極化天線(b)差分饋電雙極化天線圖1-2(a)磁耦合結(jié)構(gòu)雙極化天線(b)雙極化陷波天線B.Q.Wu等人于文獻[6]利用磁-電偶極子的方向圖互補的優(yōu)點，在K.M.Luk設(shè)計的寬帶磁電偶極子天線基礎(chǔ)上設(shè)計出了一種寬帶雙極化天線。如圖1-3，該天線由兩條正交的г形饋電線、結(jié)構(gòu)對稱的四塊金屬片和金屬柱組成的電磁偶極子和去蓋盒子形反射器組成，阻抗帶寬達到了67%(駐波比SWR<2)，有高隔離度（大于36dB）以及9.5dBi的平穩(wěn)增益，其輻射方向圖在整個頻帶范圍內(nèi)是穩(wěn)定的，可用于GSM1800(1.7-1.88GHz)，CDMA1900（1.85-1.99GHz）和TD-SCDMA(2.01-2.2025GHz)的移動通

面向第五代移動通信的雙極化寬頻天線研究與設(shè)計3信頻段。圖1-3雙極化磁電偶極子天線如今有不少研究人員將可重構(gòu)與磁電偶極子天線聯(lián)系在一起實現(xiàn)寬H面波束可重構(gòu)。YujianLi在文獻[7]設(shè)計一種地面折疊使H面波束拓寬的線極化偶極子天線。如圖1-4所示，通過適當?shù)貙⑺椒较虻慕拥孛嫘纬稍贖平面方向（即xoz平面）的梯形折疊，就能拓寬H面的波束。要精準調(diào)節(jié)H面波束寬度就需要再在兩個相垂直放的側(cè)壁高度做調(diào)整。該天線可以實現(xiàn)75度左右的E面波束寬度，在整個阻抗匹配頻帶寬實現(xiàn)波束寬度穩(wěn)定、前后比（F/B）較高和阻抗帶寬較寬的性能。但是這天線只覆蓋了2.37-3.76GHz的頻帶，其帶寬不能滿足5G新一代通信的需求，我們可以借鑒這種設(shè)計優(yōu)化方法在此基礎(chǔ)上接著研究。圖1-4寬H面磁電偶極子天線結(jié)構(gòu)2015年，LeiGe在文獻[8]提出一種由磁-電偶極子和相位可調(diào)的一分三饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的三元線性陣列，可應(yīng)用于基站中并且實現(xiàn)窄帶波束可重構(gòu)。如圖1-5該天線陣列可以通過改變中間的天線元的勵磁電流位相而擁有了波束寬度變窄和變寬的切換功能，而電流位相的改變又是由可重構(gòu)位相延遲器和一分三的功分器結(jié)合形成的微帶饋電網(wǎng)絡(luò)


本文編號：3515203