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4G/5G双频共用基站天线研究与设计

4G/5G双频共用基站天线研究与设计

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作者：彭敏生华南理工大学

学位级别：硕士

5G（第五代移动通信）网络商用在逐渐拓展,4G网络将长期与之并存,与此同时,基站站址资源在长期扩容中日显枯竭。为此,将4G/5G基站天线集成为一体,实现共建共享共用,成为了国家战略规划。针对这一背景,本文选择对4G/5G双频共用基站天线... 详细信息

5G（第五代移动通信）网络商用在逐渐拓展,4G网络将长期与之并存,与此同时,基站站址资源在长期扩容中日显枯竭。为此,将4G/5G基站天线集成为一体,实现共建共享共用,成为了国家战略规划。针对这一背景,本文选择对4G/5G双频共用基站天线进行研究,具有实用意义。本文从网络应用需求出发,依托实际项目,分别对压铸型和PCB型天线辐射单元的双频嵌套阵列共用基站天线进行了研究和设计。1、本文首先参照2G/3G/4G压铸嵌套型辐射单元双频双极化天线阵列的成熟经验,将高频段首次拓展到5G的3.3-3.8GHz应用,并在频谱重耕后4G的1.71-2.17GHz低频段设计出碗状压铸型天线单元,用于5G单元的嵌套。在设计中充分考虑双频之间的相互耦合影响以及更高频段带来的敏感尺寸公差特性,通过容差仿真得到具有稳定性能的双频嵌套天线阵列,在高低频段分别实现2°-12°和0°-10°的电调下倾角。与传统基站天线相比,所设计的双频基站天线在满足工程性能要求的同时显著减小了天线的体积,极大地提升了铁塔天面资源的利用率。该产品已批量生产并入网使用,具有商用价值。2、鉴于压铸型单元重量大、成本高等缺点,本文进一步探讨采用PCB形式的一体化双频双极化天线单元作为升级改良,提出将高低频巴伦融合在一块PCB介质板上,实现高低频段的一体化;进一步提出将低频辐射臂末端折弯90°,且设计相邻的正交极化辐射臂参与耦合优化,最终在实现基本相当的电性能情况下达成了天线小型化。该PCB型天线单元在节省成本的同时实现了轻量化,相较于压铸型单元在4G/5G双频天线应用中更具优势。

关键词：基站天线双频双极化同轴嵌套轻量化

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基于方同轴的三维频率选择结构研究

基于方同轴的三维频率选择结构研究

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作者：葛晋群南京师范大学

学位级别：硕士

频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是由周期阵列结构排列而成的无限大平面结构,它可以根据需要对入射电磁波实现选择性传播。该结构在电磁波技术的诸多方面得到广泛应用,常见的有电磁兼容、微波通信、军事隐身、电子对抗等... 详细信息

频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)是由周期阵列结构排列而成的无限大平面结构,它可以根据需要对入射电磁波实现选择性传播。该结构在电磁波技术的诸多方面得到广泛应用,常见的有电磁兼容、微波通信、军事隐身、电子对抗等,具有很大的研究开发前景。近年来,相较于传统的二维频率选择表面(2D-FSS),新型的三维频率选择结构(3-DFSS)因其多了一个维度可以用于设计更加复杂的滤波器而得到了长足的发展。本文首先研究方形同轴线的基本特性,利用合成渐近的方法推导其特性阻抗和端口电容的闭合公式,然后对以方形同轴线作为周期单元的3-D FSS进行优化设计,并在此基础上提出、设计并实现了同轴嵌套型3-D FSS。论文的主要内容和贡献包括:(1)利用合成渐近方法推导出方形同轴线的特性阻抗和端口电容的闭合公式。对于特性阻抗,通过分析方形同轴线的两个极限情况来获得远渐近式和近渐近式,进而得到该参数的合成渐近式:对于开路端电容,通过对开路端端口的准静态场分布进行分析,利用格林函数和已有的合成渐近式,推导出相应的闭合公式。(2)对原始的方形同轴线型3-D FSS进行优化,通过挖空中心导体和降低金属层厚度,有效地减少整体结构的重量,并提升结构的性能。在此基础上,通过额外嵌套一个金属筒来增加的一条传输路径,从而引入更多的传输零极点。经过合理的设计,本文提出了具有双极化、三次带通以及高带外抑制性等特点的同轴嵌套型3-D FSS。此外,通过对所提出的同轴嵌套型3-D FSS进行传输零极点分析,本文建立了有效的等效电路模型并通过参数扫描对结构设计与优化给出指导性意见。最后,论文还对该同轴嵌套型3-D FSS进行了实物加工验证,测试结果与仿真结果吻合的很好,表明该结构的可行性。综上所述,本文所推导的方形同轴线两个参数的闭合公式将在参数求解时避免复杂的数值计算,极大的方便结构的设计以及原理的分析。此外,本文所提出新颖的同轴嵌套型3-D FSS因其优越的性能为FSS的设计发展做出了一定的贡献。最后,对该3-D FSS的理论分析和等效电路建模为后续的一系列3-D FSS设计和分析提供了坚实的理论基础。

关键词： 3-D FSS 方形同轴线合成渐近同轴嵌套

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多频段龙伯透镜天线馈源一体化与小型化技术研究

多频段龙伯透镜天线馈源一体化与小型化技术研究

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作者：袁龙电子科技大学

学位级别：硕士

多频段馈源天线是目前卫星通信天线中的一个发展趋势，且在大型抛物面天线与龙伯透镜天线中有着广泛的应用前景。多频段馈源天线具有更大的通信容量，更小的系统体积，能够实现一站多用，减小系统成本。在该类卫星通信中，多频段馈源天... 详细信息

多频段馈源天线是目前卫星通信天线中的一个发展趋势，且在大型抛物面天线与龙伯透镜天线中有着广泛的应用前景。多频段馈源天线具有更大的通信容量，更小的系统体积，能够实现一站多用，减小系统成本。在该类卫星通信中，多频段馈源天线的设计是很重要的一环。本文针对大口径尺寸龙伯透镜天线的多频段馈源天线设计技术方面展开了相关研究，主要内容包括以下几个部分：首先介绍了龙伯透镜馈源天线的需求与应用，以及国内外的发展状况。阐述了多频段馈源天线的设计需求及指标要求。其次，对Ku/Ka多频段馈源天线的设计方案进行了研究，从理论上对不同设计方案进行了分析，并根据不同的技术指标要求对天线各个部分采取了相应的技术方案选取原则，最终确定天线的设计方案。第三，设计了基于一种同轴嵌套方式的Ku/Ka多频段宽波束馈源天线。在该设计中，采用正交耦合的方式来实现收发隔离。通过横向波纹法兰盘和介质杆加载分别实现对Ku频段以及Ka频段天线性能的调节。同轴波导之间采用金属台阶结构来实现Ku频段的匹配调节。该天线具有良好的收发隔离性能，较好的驻波特性，旋转对称的方向图以及宽波瓣特性。最后，针对较大口径尺寸的龙伯透镜天线，对该馈源天线与龙伯透镜天线进行了联合仿真。仿真结果表明所设计出的多频段馈源天线基本上满足了龙伯透镜天线的设计需求。

关键词：多频段龙伯透镜天线同轴嵌套宽波瓣

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