發(fā)布時(shí)間：2020-07-06 14:09

【摘要】：目前,毫米波通信的發(fā)展日新月異,許多通信設(shè)備商已經(jīng)設(shè)計(jì)出應(yīng)用于毫米波頻段的微基站天線,并在外場測試中取得一系列成果。本論文基于對(duì)宏基站天線的性能指標(biāo)和對(duì)毫米波天線的調(diào)研,研究設(shè)計(jì)應(yīng)用于第五代移動(dòng)通信的毫米波微基站天線,該天線能夠較好的滿足微基站天線性能指標(biāo)。本論文主要的工作內(nèi)容包括:1.提出一款加載金屬銅柱結(jié)構(gòu)的毫米波微基站天線。該天線包括刻蝕“U”型槽的輻射貼片結(jié)構(gòu)、差分饋電線、金屬銅柱、金屬饋電柱和介質(zhì)基板。通過差分饋電結(jié)構(gòu)的仿真優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)端口180~o差分饋電,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較寬的頻帶,相對(duì)帶寬為24.1%(26.6GHz-33.9GHz),端口隔離度達(dá)到20dB,平均增益為6.9dBi,交叉極化為17dB,通過改變天線表面的電流強(qiáng)度,從而改善天線輻射方向圖性能和阻抗帶寬。實(shí)測結(jié)果表明,天線的VSWR2在工作頻段(26.1GHz-29.1GHz),端口隔離度優(yōu)于23dB,滿足微基站天線的應(yīng)該要求。2.研究設(shè)計(jì)了一款加載短路探針結(jié)構(gòu)的毫米波微基站天線,通過微帶差分饋電實(shí)現(xiàn)輸出端口180~o相位差,結(jié)合加載探針,使貼片與地面相連接,實(shí)現(xiàn)阻抗匹配目的。該天線的相對(duì)帶寬達(dá)到13.6%(28.6GHz-32.8GHz),兩端口隔離度在整個(gè)頻段內(nèi)高于26dB,能夠滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。最后對(duì)加載金屬銅柱結(jié)構(gòu)的微基站天線進(jìn)行加工測試。3.將加載金屬銅柱結(jié)構(gòu)的毫米波微基站天線作為單元,研究設(shè)計(jì)了一種八單元陣列天線,通過優(yōu)化陣元間距,得到最佳波束,為實(shí)現(xiàn)波束賦形提供參考。該天線能夠很好滿足設(shè)計(jì)的工作帶寬(26.5GHz-30.5GHz),天線單元之間的隔離度為25dB,各極化端口之間的隔離度達(dá)到25dB,電壓駐波比小于1.5,具有較為穩(wěn)定的方向圖特性和低交叉極化。天線性能滿足設(shè)計(jì)要求,為大規(guī)模天線陣列的設(shè)計(jì)提供了一種參考。綜上所述,本論文設(shè)計(jì)的毫米波微基站天線具有寬頻化、穩(wěn)定方向圖等特性,能夠滿足下一代移動(dòng)通信的應(yīng)用要求。
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN828.6
【圖文】：

(a) 饋電端口一 (b) 輸出相位圖 3.2 差分饋電天線端口一11S 和輸出端相位差的仿真結(jié)果圖如圖 3.2(a)所示，差分饋電天線端口一的11S 在頻段 26.5GHz-35GHz 內(nèi)滿足11S 1 5dB，三個(gè)矩形貼片很好地實(shí)現(xiàn)了帶寬的匹配，較寬微帶線的長度則實(shí)現(xiàn)了相位差，并增加了帶寬。在 27.5GHz 和 32GHz 出現(xiàn)兩個(gè)諧振點(diǎn)，很好的實(shí)現(xiàn)了帶寬的增加。由于在毫米波頻段，微帶線自身存在一定的色散問題以及匹配微帶線的物理長度存在差異，所以在低頻點(diǎn)的匹配不如高頻點(diǎn)的匹配。如圖 3.2(b)所示，天線在低頻段(25GHz-26GHz)的兩輸出端口之間的相位差在o o180 20，這是由于饋電線的放置位置，末節(jié)微帶線的長度致使在低頻段的時(shí)候有些誤差。在 26GHz-30GHz，輸出端口之間比較好的滿足相位差為o180 ，這可以有效地?cái)U(kuò)大天線的帶寬。在高頻段，輸出端口的相位差小于o180 ，原因與饋電端口一類似，且?guī)挼钠ヅ洳⒉皇菬o限的。所以本論文設(shè)計(jì)的差分饋電端口一可以比較好的使用在天線的整體結(jié)構(gòu)仿真

其目的也是為了調(diào)節(jié)端口的匹配問題。彎折可以有效地減小端口的反射系數(shù)，并實(shí)現(xiàn)匹配，增加帶寬。L22L23L24L25L26L27L28L29L30L31L32L33L34L35圖 3.3 饋電端口二的結(jié)構(gòu)示意圖

圖 3.8 金屬柱半徑對(duì)天線的11S 的影響輻射貼片上的“U”型開槽可以改變它表面的電流路影響。圖 3.9 分別為“U”型槽外邊長度 L1，側(cè)邊影響。由圖 3.9(a)可知，高頻部分的阻抗匹配受 L2 的增加，頻點(diǎn)向低頻方向移動(dòng)。圖 3.9(b)可振頻點(diǎn)隨著 L1 的增大幾乎不移動(dòng)。如圖 3.9(c)11 在低頻部分向更低頻點(diǎn)移動(dòng)，在高頻部分影響。綜合對(duì)圖 3.6 曲線結(jié)果的比較，可以得知：“U影響較大，對(duì)低頻部分的影響較小，只是頻點(diǎn)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 肖勇才;李卓群;;新型低剖面輻射單元及小型雙極化天線[J];微波學(xué)報(bào);2014年03期

2 程勇;朱亮;俞斌;吳迪;;雙L探針饋電中心短路的高增益寬帶貼片天線[J];微波學(xué)報(bào);2010年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 楊天楊;微波毫米波集成天線技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

2 金祖升;介質(zhì)覆蓋基片集成波導(dǎo)縫隙天線研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳磊;TD-LTE基站天線研究[D];華南理工大學(xué);2013年

2 肖勇才;寬帶小型化基站天線的研究[D];華南理工大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2743737