本文關(guān)鍵詞： LTE基站天線 寬帶特性 電磁偶極子天線 微帶天線 圓形雙極化天線振子　出處：《東南大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的快速發(fā)展,LTE-A (Long Term Evolution-Advanced,長期演進)系統(tǒng)對基站天線的性能提出了更高的要求。據(jù)文獻報道,電磁偶極子天線及使用巴倫饋電的半波振子具有較寬的阻抗帶寬,并且在工作頻帶內(nèi)具有穩(wěn)定的輻射方向圖及增益,因此適合作為LTE基站天線的單元。本論文針對寬帶電磁偶極子天線、雙U型槽微帶天線、使用巴倫結(jié)構(gòu)饋電的雙極化天線進行了廣泛的研究,然后利用蝴蝶結(jié)型縫隙微帶天線與電偶極子組合的電磁偶極子天線分別進行了E面及H面的組陣,實現(xiàn)了垂直及水平兩種極化的天線陣列。重點研究了組陣過程中引入的功分網(wǎng)絡(luò)及天線單元之間的互耦對陣列性能的影響,對去耦方式及寬帶功分網(wǎng)絡(luò)設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)進行了探索,并對兩種天線陣列進行了實物加工、安裝、調(diào)試及測試。論文的主要工作如下：一、首先在蝶形彎折縫隙天線的基礎(chǔ)上,通過增加電偶極子,設(shè)計了一種電磁偶極子天線。測試結(jié)果與仿真結(jié)果吻合,結(jié)果表明,天線的阻抗帶寬由蝶形彎折縫隙天線的2.7%增加到了26.2%,實現(xiàn)了寬帶特性。然后,制作了由蝴蝶結(jié)型縫隙微帶天線與電偶極子組合的電磁偶極子天線,實測與仿真結(jié)果吻合,阻抗帶寬為1.7-2.7GHz(VSWR1.4),帶內(nèi)增益及方向圖穩(wěn)定,可作為LTE基站天線的單元。二、接著對寬帶微帶天線單元進行了研究,仿真了一種寬帶雙U型槽微帶貼片天線。在0.7-1.05GHz內(nèi),天線的電壓駐波小于2,相對阻抗帶寬為40%。此外,研制了一款寬帶圓形雙極化天線振子,實驗結(jié)果表明,其阻抗帶寬為1650-2250MHz (S11-10dB),端口隔離度小于-25dB。三、采用了一種電磁偶極子天線并分別進行了E面及H面組陣,設(shè)計并實現(xiàn)了垂直及水平兩種極化方式的天線陣列。組陣過程中采用via去耦及多級寬帶功分網(wǎng)絡(luò)等方法,解決了寬帶功分網(wǎng)絡(luò)及天線單元之間的互耦對陣列性能的影響。對兩種天線陣列進行了PCB版圖繪制、天線陣列結(jié)構(gòu)圖繪制、天線安裝及天線陣列匹配調(diào)試及測試等工作。實測結(jié)果與仿真結(jié)果一致,阻抗帶寬可達1710-2690MHz (VSWR1.5),輻射方向圖及增益滿足設(shè)計要求,天線陣列可用于LTE基站天線。
[Abstract]:With the rapid development of modern mobile communication system, LTE-A long Term Evolution-Advanced (long term evolution) system has put forward higher requirements for the performance of base station antenna. The electromagnetic dipole antenna and the half-wave oscillator fed by Barron have wide impedance bandwidth and stable radiation pattern and gain in the working band. Therefore, it is suitable for the LTE base station antenna. In this paper, the dual-polarization antenna fed by Barron structure is widely studied for the broadband electromagnetic dipole antenna and double-U-slot microstrip antenna. Then, the E plane and H plane of the electromagnetic dipole antenna which is combined with an electric dipole and a butterfly type slot microstrip antenna are used to group the E plane and the H plane, respectively. The vertical and horizontal polarization antenna arrays are realized. The effect of the mutual coupling between the power division network and the antenna elements on the array performance is studied. The key technologies such as decoupling mode and broadband power distribution network design are explored, and two kinds of antenna arrays are processed, installed, debugged and tested. The main work of this paper is as follows: 1. Firstly, an electromagnetic dipole antenna is designed by adding electric dipole on the basis of the butterfly bend slot antenna. The test results agree well with the simulation results, and the results show that, The impedance bandwidth of the antenna is increased from 2.7% of the butterfly bend slot antenna to 26.2and the wideband characteristic is realized. Then, the electromagnetic dipole antenna, which is combined with the Bow-shaped slot microstrip antenna and the electric dipole, is fabricated, and the measured results are in good agreement with the simulation results. The impedance bandwidth is 1.7-2.7 GHz VSWR 1.4, and the in-band gain and pattern are stable and can be used as elements of the LTE base station antenna. Secondly, the broadband microstrip antenna unit is studied, and a broadband dual-U slot microstrip patch antenna is simulated. In the range of 0.7-1.05GHz, The voltage standing wave of the antenna is less than 2, and the relative impedance bandwidth is 40. In addition, a broadband circular dual-polarization antenna dipole is developed. The experimental results show that the impedance bandwidth is 1650-2250 MHz / s 11-10 dB, and the port isolation is less than -25 dB. A kind of electromagnetic dipole antenna is adopted and the E plane and H plane arrays are carried out respectively. The antenna arrays with vertical and horizontal polarization modes are designed and realized. Via decoupling and multistage broadband power division network are used in the array process. The influence of mutual coupling between wideband power distribution network and antenna elements on array performance is solved. The PCB layout of two kinds of antenna arrays and antenna array structure are drawn. The measured results are in agreement with the simulation results. The impedance bandwidth can reach 1710-2690MHz VSWR 1.5. The radiation pattern and gain can meet the design requirements. The antenna array can be used for the LTE base station antenna.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN828.6

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