基站天線是無線通信系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán)。隨著人們對(duì)無線通信的質(zhì)量和速率的要求,對(duì)基站天線的性能也提出了更嚴(yán)格的要求。在移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展過程中,無線局域網(wǎng)技術(shù)也開始被人們關(guān)注。無線局域網(wǎng)技術(shù)作為一種短距離無線通信技術(shù),與移動(dòng)通信技術(shù)形成相互補(bǔ)充,在某些場(chǎng)合發(fā)揮巨大作用。然而在一些人流量較大的公共場(chǎng)所,人們的上網(wǎng)體驗(yàn)常常非常糟糕,由于用戶較多時(shí)的資源爭(zhēng)搶問題,傳輸速率往往與理論上限相去甚遠(yuǎn)。為此人們進(jìn)一步提出了MU-MIMO——多用戶多入多出技術(shù),MU-MIMO技術(shù)要求天線形成許多不同的波束,將用戶從空間維度上區(qū)分開來,從而為多個(gè)用戶提供穩(wěn)定的服務(wù)。在某些場(chǎng)合中,要求波束的覆蓋空間更寬,因此急需一種能夠?qū)崿F(xiàn)大掃描角性能的天線。為此,本文對(duì)可用于5GHz非授權(quán)頻段的WIFI寬波束覆蓋基站天線單元以及陣列掃描特性進(jìn)行了研究設(shè)計(jì)。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)寬頻雙極化基站天線和寬波束天線的研究現(xiàn)狀,對(duì)陣列天線的基礎(chǔ)理論進(jìn)行簡(jiǎn)要說明,為后文設(shè)計(jì)天線單元和陣列提供了依據(jù)。然后對(duì)微帶天線的基本理論和常用技術(shù)進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)一款單極化寬頻寬角基站天線單元,該單元工作頻率在5.15GHz~5.875GHz,最大增益達(dá)到5dB,E面的半功率波束寬度達(dá)到±60°,驗(yàn)證了微帶天線作為寬波束基站天線單元的可行性。并以此為基礎(chǔ),提出了雙極化寬波束基站天線單元。結(jié)果表明,該天線在5.15GHz~5.875GHz的頻段內(nèi),實(shí)現(xiàn)了±45°雙斜極化,且有著較低的交叉極化電平,最大增益在3dB以上且有著超過90°的E面半功率波束寬度。在掃描方向上的半功率波束寬度仍然能夠達(dá)到±60°。隨后對(duì)其進(jìn)行了實(shí)際加工驗(yàn)證。然后,將該單元組成小間距5單元的直線陣列先后對(duì)各單元的有源方向圖和有源匹配特性進(jìn)行分析,通過對(duì)陣列兩端添加寄生單元,彌補(bǔ)了邊緣效應(yīng),使陣列各單元的有源方向圖保持較好的一致性,隨后調(diào)整了單元內(nèi)部的尺寸來對(duì)有源匹配特性進(jìn)行修正。接著,進(jìn)一步將該單元組成5X8的陣列形式,在非掃描面方向上組成8單元切比雪夫低副瓣陣列,在掃描方向上組成5單元緊耦合陣列,擴(kuò)寬掃描面的波束寬度。對(duì)中心一行按照切比雪夫陣列分布進(jìn)行理想饋電,其余單元接匹配負(fù)載,研究該天線的有源方向圖特性,結(jié)果顯示在5.15GHz~5.875GHz頻段內(nèi)有源方向圖在掃描面的3dB波束寬度均超過±60°,最大增益大于12.8 dB,低副瓣面的副瓣電平在-20dB以下,交叉極化電平低于-10dB。根據(jù)威爾金森功分器原理,設(shè)計(jì)了一款微帶形式的一分十六威爾金森功分器。最后,利用方向圖乘積原理得出了基于該有源方向圖的相控掃描特性,結(jié)果表明,該陣列在5.15GHz~5.875GHz頻段內(nèi),掃描角達(dá)到±60°,在掃描范圍內(nèi)增益起伏不超過3.7dB、交叉極化基本都在-15dB以下,副瓣電平約-12dB,掃描性能良好。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN822
【部分圖文】：

GHz頻段名稱與對(duì)應(yīng)頻段范圍

南電子技術(shù)研究所的何海丹教授提出將微質(zhì)基片末端輻射出去，能夠擴(kuò)大微帶天線線采用加載微擾枝節(jié)來實(shí)現(xiàn)圓極化，中間超過了地板，實(shí)現(xiàn)了超過的 180°的半功圖 1.3 寬角掃描的寬帶雙極化緊耦合線陣[15]

圖 1. 5 添加三維地的圓極化微帶天線[17]等人提出一種圓極化半包圍式折疊貼片天線[18]，該天線帶天線四周加載半包圍折疊金屬墻，克服了普通微帶內(nèi)半功率波束寬度達(dá)到 106°，剖面高度為 0.04 個(gè)波

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本文編號(hào)：2833564