移動基站天線及波束賦形天線研究.pdf

1、天線是移動通信系統(tǒng)的關鍵硬件設備之一。隨著移動通信技術的飛速發(fā)展，系統(tǒng)越來越復雜，對天線性能的要求也越來越高。移動通信系統(tǒng)中的天線主要包括室外基站天線和室內(nèi)覆蓋用的基站天線。本文首先設計了基站天線的基本單元，并研究了遺傳優(yōu)化算法與爬山算法相結合的方法對基站天線進行波束賦形，設計了三副適合于室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)用的美化基站天線；其次研究了適合于北斗衛(wèi)星通信用的寬波束圓極化天線；最后研究了對波導縫隙陣天線分析用的HFSS二次開發(fā)軟件，并利用該軟件設

2、計了兩副波導縫隙陣雷達天線。作者的主要工作和創(chuàng)造性成果可概括為以下幾個方面：
　　 1.設計了兩種新穎的雙極化高隔離度的寬頻帶基站天線單元。第一種天線單元采用首尾相連的四個平面折合陣子構成，設計的第二種雙極化寬帶單元采用了圓形貼片折合陣子、耦合等技術。這些天線的帶寬較寬，結構緊湊，已經(jīng)應用到實際的移動通信系統(tǒng)中，是基站天線設計的基礎。
　　 2.研究了一種新的陣列天線方向圖波束賦形綜合方法。首先，利用了一種新的混合優(yōu)化算

3、法對陣列方向圖賦形，該方法將傳統(tǒng)的遺傳算法和爬山算法相結合，提高了新算法的優(yōu)化效率。其次，針對傳統(tǒng)陣列綜合中忽略陣元互耦導致優(yōu)化結果不精確的問題，研究了將陣列環(huán)境下陣元方向圖帶入優(yōu)化過程的方法，將陣元互耦對陣列單元方向圖的影響納入考慮范圍，提高了計算結果的準確性。最后將該算法應用到基站天線的垂直面賦形和TD-SCDMA天線的廣播波束、業(yè)務波束的賦形。
　　 3.設計了三副適合室內(nèi)基站用的寬頻帶及多頻帶天線。第一副天線采用倒錐與球

4、形截體相結合，天線具有寬帶小型化特性，適合于室內(nèi)吸頂天線用；第二副天線采用了三維漸變的饋電結構和貼片耦合等技術，該天線具有雙頻寬帶、波束微向下傾斜的特性，適合安裝在室內(nèi)墻體的上半部分或靠近天花板位置。第三副天線是一副超薄的平面印刷天線，天線具有三頻寬帶特性，天線只有2mm厚，使得該天線可以方便的安裝在室內(nèi)任何部分，起到很好的隱蔽偽裝作用。
　　 4.利用所研究的幾種展寬波束寬度的方法，包括高介電常數(shù)法、介質(zhì)表面波、優(yōu)化地面結構、

5、向下彎曲的十子交叉陣子等方法設計了一副三頻段雙圓極化組合天線，設計結果滿足北斗衛(wèi)星天線需要的低仰角性能。
　　 5.利用優(yōu)化算法結合NEC2設計了一副具有半球形覆蓋性能、低交叉極化鑒別率、低仰角銳截止的高性能賦形寬波束圓極化天線，該天線適合于機場等衛(wèi)星自動導航登陸系統(tǒng)的接收天線應用。
　　 6.通過對著名商業(yè)軟件HFSS的二次開發(fā)，設計了一副方位面具有低副瓣特性的連續(xù)波雷達縫隙陣天線。同時通過將窄邊波導放置在喇叭內(nèi)減小了