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面向移动通信应用的新型领结形天线及基站阵列天线研究

作　者: 刘娟
导　师: 王刚
学　校: 江苏大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 第三代移动通信双频领结形天线电调下倾角波束赋形
分类号: TN828
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

随着第三代移动通信系统(3G)启用的日益临近,可以预见未来我国移动通信市场将在相当长的时期内存在第二代移动通信系统(2G)、3G和无线局域网系统(WLAN)并存的局面,因此,需要能够覆盖2G/3G/WLAN的工作频段的多频直放站天线或宽带基站天线,以适应不同移动通信无线网络的兼容建设的需要。本文提出并设计了一种可工作在2G/3G/WLAN频段的领结形贴片天线,并对课题组开发的新型微带基站阵列天线的电调下倾角和波束赋形技术进行了分析和研究。首先,论文在分析已有宽带领结形天线的基础上,提出并设计了一种双面印刷、具有不对称交叠双臂的新型领结形天线。在天线馈电方式上,考虑了微带馈电和同轴馈电两种方式,并设计了相应的馈电匹配网络。测试表明,该天线在2G频段(824～960Mnz)、3G频段(1.7GHz～2.2GHz)和WLAN频段(2.4GHz～2.5GHz)均具有良好的阻抗特性和方向图,可以满足移动通信的需要。文中详细地研究了双臂交叠对工作频带调谐的影响以及双臂不对称性对波束倾角的影响,给出了设计此类天线的方法原理。文中还面向车载移动通信,分析设计了车载系统新型领结形天线,覆盖2G/3G/WLAN的频段,并具有可调整的波束倾角。在对课题组开发的新型基站微带阵列天线的研究中,论文针对给定的L形探针馈电空气微带基站天线单元和阵列结构,在分析了直线阵列天线电调下倾和波束赋形技术的基础上,分别给出了实际阵列天线主波束电调下倾角和方向图余割平方分布的综合方案。在电调下倾角中,主波束在0°～25°的范围内可以实现0.1°的步幅,并根据道尔夫-契比雪夫多项式将下半空间旁瓣控制在-20dB以下。在对方向图波束赋形中,主要采用了伍德沃德-罗森取样法对线阵余割平方分布进行综合,得到了包括4元、8元和16元线阵三种情况下的激励电流的幅度和相位,并综合考虑给定的天线单元的影响,得到了整个线阵的垂直面的方向图。仿真结果表明,采用的综合方法简单有效。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 选题背景及研究意义  9-13
  1.2 移动通信天线发展的国内外现状  13-18
    1.2.1 移动通信基站天线的发展与现状  13-15
    1.2.2 宽带移动通信贴片天线的研究现状  15-18
  1.3 本文的主要工作及结构安排  18-19
  1.4 本章小结  19-20
第二章微带单元天线及直线阵列基本理论  20-34
  2.1 微带单元天线  20-25
    2.1.1 微带天线分析方法  20-21
    2.1.2 微带天线元技术  21-24
    2.1.3 微带天线原理  24-25
  2.2 直线阵列天线基本概念  25-31
    2.2.1 线阵天线的方向图函数  25-28
    2.2.2 波束指向  28
    2.2.3 天线波束的零点位置  28-29
    2.2.4 栅瓣  29
    2.2.5 天线增益  29-30
    2.2.6 天线方向图的副瓣位置  30
    2.2.7 天线波瓣宽度  30-31
  2.3 阵列天线研究与设计  31-32
    2.3.1 天线单元选取和设计  31-32
    2.3.3 阵列设计  32
  2.4 本章小结  32-34
第三章双频领结形天线的仿真与设计  34-55
  3.1 双频领结形天线的仿真与设计  35-47
    3.1.1 微带馈电的领结形天线  35-42
      3.1.1.1 天线单元结构  35-36
      3.1.1.2 天线性能仿真与实测结果  36-40
      3.1.1.3 领结形天线结构变化对天线频谱和方向图的影响  40-42
    3.1.2 同轴馈电的领结形天线  42-47
      3.1.2.1 天线单元结构  42-43
      3.1.2.2 天线性能仿真与实测结果  43-45
      3.1.1.3 领结形天线结构变化对天线频谱和方向图的影响  45-47
  3.2 双频领结形车载天线研究  47-54
    3.2.1 车载天线技术  47
    3.2.2 双频领结形车载天线结构  47-48
    3.2.3 双频领结形车载天线仿真结果  48-50
    3.2.4 双频领结形车载天线结构变化对天线频谱和方向图的影响  50-54
  3.3 本章小结  54-55
第四章新型宽带基站天线的波束控制技术研究  55-74
  4.1 L形探针空气微带天线阵列基站天线及其辐射特性  55-57
  4.2 波束倾斜技术  57-67
    4.2.1 波束倾斜技术  57-59
    4.2.2 低旁瓣、窄主瓣技术  59-61
    4.2.3 电调下倾角实现方案  61-67
  4.3 余割平方波束赋形技术初探  67-73
    4.3.1 波束赋形技术  67-69
    4.3.2 余割平方波束的实现方案  69-73
  4.4 本章小结  73-74
第五章总结与展望  74-76
  5.1 论文总结  74
  5.2 研究展望  74-76
主要参考文献  76-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况  82

面向移动通信应用的新型领结形天线及基站阵列天线研究

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