發(fā)布時間：2021-08-27 07:18

　　隨著移動通信的快速發(fā)展,基站天線作為基站系統(tǒng)中不可或缺的重要部件,在移動通信中起到了至關(guān)重要的作用。在本文中分別設計了三款基站智能天線,其主要工作包括:1.首先設計了一款中心頻率2.45GHz的單極子天線,將單極子進行兩次折彎,使得天線的整體高度降低為十分之一波長。在天線基板底部加入四分之一波長高度的套筒將輻射方向圖中增益最大點調(diào)整到所需要的水平面上。利用HFSS仿真軟件對天線模型中的尺寸參數(shù)進行優(yōu)化,并且通過功率傳輸效率最大化方法優(yōu)化出最優(yōu)激勵。在饋電部分,設計了一款電壓控制電路給陣列天線提供計算出的最優(yōu)激勵。最后加工出實物進行測試,將測試結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比,結(jié)果表明該天線擁有較好的全向性能和定向性能。對比相同結(jié)構(gòu)的電控無源陣列（ESPAR）天線,四單元天線陣列在最優(yōu)激勵下,定向增益比同類型的七單元ESPAR天線陣列提高了 2.7dBi。2.鑒于八木天線擁有良好的方向性和較高的增益,本文分別設計了兩款工作于830MHz和1800MHz的八木智能天線。以中心頻率830MHz為例,四分之一波長為90mmm,加入套筒形地大幅度增加了天線的高度,所以在該天線陣列結(jié)構(gòu)設計中引入八木天線結(jié)構(gòu)... 

【文章來源】：南京信息工程大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１中心頻率２．４ＧＨｚ全向偶極子天線

裝在地面上用于無線通信的定向天線來說，天線方向性只要求在水平面起到作用。對于??用于衛(wèi)星和空間通信應用的定向天線，這設計過程中還需要考慮到方位和海拔角度。舉??例如圖２．３所示，八木天線作為一種典型的定向天線被廣泛運用到生活中，從圖２．４中??可以明顯看出八木天線波束具有明確的指向性，通過加入反射器和多個引向器可以增加??天線的定向增益。??Ｊｍａｌｎ?＞ａｂｅａｍａ（??上?：?。義??圖２．３八木偶極子天線實物圖?圖２．４八木偶極子天線定向方向圖??（３）機械天線??機械天線是指機械調(diào)整下傾角度的移動天線。機械傾斜意味著將天線圍繞一個軸進??行物理的旋轉(zhuǎn)，從而改變輻射方向圖的形狀和偏向Ｍ』３４］。如圖２．５是一款工作于??９０２？９２８ＭＨｚ的機械天線。機械傾斜是通過給天線單元激勵中加入相位縮減來實現(xiàn)的。??機械天線工作原理如圖２．５所示，以水平面為基準，通過調(diào)節(jié)下傾的角度來控制最大輻??射方向指向用戶。經(jīng)過反復的實驗和總結(jié)：機械天線的最佳下傾角度為１°?￣５°時，其??水平面方向圖的形狀基本不發(fā)生變化。下傾角度為５°？１０°時，方向圖稍有變形尚可投??入使用。當大于丨０°時，方向圖嚴重變形成鴨梨形、紡錘形等，甚至出現(xiàn)了方向圖分裂，??此時不能投入正常使用。??％?Ｗ??Ｉ?＾?ｈｏｒｉｚｏｎ??Ｗ）??圖２．５機械天線實物圖?２．６機械天線原理圖??在實際應用選擇天線下傾角的時候還必須考慮基站周圍的環(huán)境因素，例如山體、水??平、墻體等。機械天線日常的維護和保養(yǎng)過程十分麻煩

裝在地面上用于無線通信的定向天線來說，天線方向性只要求在水平面起到作用。對于??用于衛(wèi)星和空間通信應用的定向天線，這設計過程中還需要考慮到方位和海拔角度。舉??例如圖２．３所示，八木天線作為一種典型的定向天線被廣泛運用到生活中，從圖２．４中??可以明顯看出八木天線波束具有明確的指向性，通過加入反射器和多個引向器可以增加??天線的定向增益。??Ｊｍａｌｎ?＞ａｂｅａｍａ（??上?：?。義??圖２．３八木偶極子天線實物圖?圖２．４八木偶極子天線定向方向圖??（３）機械天線??機械天線是指機械調(diào)整下傾角度的移動天線。機械傾斜意味著將天線圍繞一個軸進??行物理的旋轉(zhuǎn)，從而改變輻射方向圖的形狀和偏向Ｍ』３４］。如圖２．５是一款工作于??９０２？９２８ＭＨｚ的機械天線。機械傾斜是通過給天線單元激勵中加入相位縮減來實現(xiàn)的。??機械天線工作原理如圖２．５所示，以水平面為基準，通過調(diào)節(jié)下傾的角度來控制最大輻??射方向指向用戶。經(jīng)過反復的實驗和總結(jié)：機械天線的最佳下傾角度為１°?￣５°時，其??水平面方向圖的形狀基本不發(fā)生變化。下傾角度為５°？１０°時，方向圖稍有變形尚可投??入使用。當大于丨０°時，方向圖嚴重變形成鴨梨形、紡錘形等，甚至出現(xiàn)了方向圖分裂，??此時不能投入正常使用。??％?Ｗ??Ｉ?＾?ｈｏｒｉｚｏｎ??Ｗ）??圖２．５機械天線實物圖?２．６機械天線原理圖??在實際應用選擇天線下傾角的時候還必須考慮基站周圍的環(huán)境因素，例如山體、水??平、墻體等。機械天線日常的維護和保養(yǎng)過程十分麻煩

【參考文獻】：
期刊論文
[1]對5G移動通信發(fā)展的思考[J]. 尤肖虎.  中興通訊技術(shù). 2015(01)
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[3]第四代（4G）移動通信技術(shù)研究[J]. 張洋祥.  軟件導刊. 2009(06)
[4]蜂窩移動通信基站天線技術(shù)研究進展[J]. 陳勝兵,焦永昌,張福順,劉其中.  西安電子科技大學學報. 2003(06)
[5]淺談移動通信基站天線系統(tǒng)設計[J]. 李衛(wèi),郭驊.  郵電設計技術(shù). 2003(08)
[6]智能天線的原理、自適應波束形成算法的研究進展與應用[J]. 桑懷勝,李崢嶸.  國防科技大學學報. 2001(06)
[7]智能天線的原理和實現(xiàn)[J]. 李世鶴.  電信建設. 2001(04)
[8]世紀之交的天線技術(shù)[J]. 章文勛.  電波科學學報. 2000(01)

碩士論文
[1]第三代移動通信基站天線設計與實現(xiàn)[D]. 趙旭.南京理工大學 2006



本文編號：3365918