【摘 要】
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随着无线通信系统的发展,±45°双极化天线因其具有抗极化失配以及抗干扰能力强等优点被广泛应用与基站系统,宽带天线能覆盖多个通信频段,减少天线数量,从而大大节约通信系统成本,因此,宽带双极化的研究具有重要意义。如今已经进入5G时代,我国已经对5G频谱进行了划分,要想同时满足中国移动联通、中国移动以及中国电信三家公司的5G频段,天线带宽至少要覆盖2.5GHz-4.9GHz,相对带宽达到65%。同时,5
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随着无线通信系统的发展,±45°双极化天线因其具有抗极化失配以及抗干扰能力强等优点被广泛应用与基站系统,宽带天线能覆盖多个通信频段,减少天线数量,从而大大节约通信系统成本,因此,宽带双极化的研究具有重要意义。如今已经进入5G时代,我国已经对5G频谱进行了划分,要想同时满足中国移动联通、中国移动以及中国电信三家公司的5G频段,天线带宽至少要覆盖2.5GHz-4.9GHz,相对带宽达到65%。同时,5G时代的到来,并不会使2G/3G/4G立即消失,而是会和5G共存一段时间,因此,设计出同时覆盖2G/3G/4G以及部分5G频段的天线很重要。本文针对宽带双极化天线进行研究,设计了三款相对带宽达75%左右的宽带双极化天线,主要内容如下:1、提出了一种多谐振点独立可调的差分双极化天线。该天线采用了加寄生片、方形环以及刻U型缝隙等方法,使天线产生了四个谐振点,并且四个谐振点在一定频段范围内可以独立调节,若要使天线工作在其他频段,调节起来非常方便。仿真和实测结果表明天线带宽在驻波比小于2下覆盖2.3GHz-5GHz,隔离度27d B,增益约为7d Bi,半功率波束宽度为65±2°,天线尺寸为0.55λ0×0.55λ0×0.23λ0。2、提出了一种钻石型宽带双极化天线。天线的辐射体为两对钻石型偶极子,钻石型偶极子是在蝶形偶极子中去掉一个梯形后形成,相比与之前的蝶形偶极子可以多增加一个谐振点,提高天线带宽,同时采用寄生贴片用来进行匹配调节。仿真结果表明天线带宽在VSWR<1.5下覆盖1.66GHz-3.71GHz,约76%,隔离度23.5d B,增益约为8d Bi,半功率波束宽度为66±4°,天线尺寸为0.56λ0×0.56λ0×0.32λ0。3、提出了两种加载匹配层的宽带双极化天线。两种天线的辐射体分别与第三章和第四章的天线辐射体相同,第一种天线的匹配层为一种打了周期金属过孔的介质板,使用该匹配层可以将第三章天线的驻波比由原来的小于2降为小于1.5,仿真与实测结果表明天线带宽在VSWR<1.5下覆盖2.3GHz-5GHz,约74%;第二种天线用周期性金属环来调节匹配,天线带宽在VSWR<1.5下覆盖1.59GHz-3.5GHz,约为74.8%。两种天线的隔离度均大于20d B,增益及波束宽度都比较稳定。
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