隨著移動(dòng)通信的快速更新和發(fā)展，提高移動(dòng)通信的信道容量變得日益重要。提高信道容量的研究主要集中在頻率復(fù)用和正交極化技術(shù)。目前的通信系統(tǒng)存在狀況是多系統(tǒng)并存，因此設(shè)計(jì)滿足多制式需求的寬頻帶雙極化天線日益受到人們的青睞[1]。

　　【摘要】在傳統(tǒng)的印刷偶極子上通過切角、向上彎折的形式來擴(kuò)展偶極子的外圍輪廓，并通過改變饋電開路枝節(jié)的寬度的方式來展寬天線的帶寬，并將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于雙極化基站天線中。研究表明，單元天線在1.50～3.38GHz范圍內(nèi)，VSWR<2，相對(duì)帶寬達(dá)到77%，獲得了較好的帶寬特性；組成雙極化天線后，在1.8～2.7GHz的頻率范圍內(nèi)，天線的交叉極化比、水平面波束寬度、隔離度等指標(biāo)能較好滿足移動(dòng)通信的要求，可以應(yīng)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中。

　　【關(guān)鍵詞】印刷偶極子,基站天線,帶寬

　　1引言

　　印刷偶極子天線由于具有剖面薄、重量輕、體積小、成本低、便于集成和組成陣列等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。帶寬窄是印刷偶極子天線的主要缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外關(guān)于提高印刷偶極子天線的帶寬做了許多的研究。文獻(xiàn)[2]采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化，天線的相對(duì)帶寬可以達(dá)到40%；文獻(xiàn)[3]采用饋電尺寸可調(diào)整的巴倫，可匹配不同的阻抗值，文獻(xiàn)中采用的形式相對(duì)帶寬達(dá)到40%；文獻(xiàn)[4]采用中間饋電，相對(duì)帶寬達(dá)到了41.5%，并通過周期性加載的形式，在L波段相對(duì)帶寬達(dá)到47.8%，在S波段相對(duì)帶寬達(dá)到15.1%；文獻(xiàn)[5]采用雙面偶極子天線，相對(duì)帶寬達(dá)到了50%；文獻(xiàn)[6]在印刷巴倫的饋線中間加入開路匹配短截線，天線的相對(duì)帶寬擴(kuò)展到69.3%。

　　本文在前述研究的基礎(chǔ)上，采用切角、增加漸變和改變巴倫的匹配形式來擴(kuò)展帶寬，并將其應(yīng)用于雙極化基站天線中，研究表明該雙極化天線具有較好的電特性和方向圖特性。

　　2單元天線的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

　　本文所設(shè)計(jì)的天線單元如圖1所示，圖1（a）表示天線的正面，圖1（b）表示天線的反面，單位為mm。介質(zhì)板采用的是TaconicRF-30（tm），相對(duì)介電常數(shù)為3，介質(zhì)板的厚度為1mm。

　　該結(jié)構(gòu)采用同軸線饋電，并且通過與巴倫的連接，電流通過巴倫耦合到印刷偶極子的兩個(gè)輻射臂上，實(shí)現(xiàn)了平衡與不平衡的轉(zhuǎn)換。

　　本文在原印刷偶極子天線的基礎(chǔ)上，做出了如下改進(jìn)：

　�。�1）在兩輻射臂的縫隙之間進(jìn)行切角，在輻射臂部分向上彎折。兩種方式可以增加輻射部分上面的輪廓，使得高頻諧振點(diǎn)右移，進(jìn)而擴(kuò)展天線的帶寬；

　�。�2）改變開路枝節(jié)的寬度，使匹配效果更好。

　　用AnsoftHFSS13.0對(duì)天線進(jìn)行仿真分析，仿真結(jié)果如圖2所示：

　　由圖可知，在1.50～3.38GHz范圍內(nèi)，VSWR<2，相對(duì)帶寬達(dá)到77%，具有絕對(duì)的寬帶優(yōu)勢(shì)，優(yōu)于同類型的印刷偶極子天線。

　　3雙極化天線的結(jié)構(gòu)與分析

　　將上述結(jié)構(gòu)加上反射板，在其中一個(gè)天線的基板上端開口，另外一個(gè)基板的下端開口，組成正交45°雙極化天線。

　　天線的結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，單位為mm。介質(zhì)板采用的是TaconicRF-30（tm），相對(duì)介電常數(shù)為3，介質(zhì)板的厚度為1mm，反射板長(zhǎng)200mm。

　　利用AnsoftHFSS13.0對(duì)天線進(jìn)行建模分析，得到天線1的電性能和輻射方向圖，如圖4所示：

　　在1.8～2.7GHz的頻率范圍內(nèi)，VSWR<1.5，隔離度大于28dB。從輻射方向圖中可以看出，在1.7GHz、2.2GHz、2.7GHz的頻點(diǎn)處，主極化交叉極化比大于15dB，±60°范圍內(nèi)大于10dB，波束寬度收斂于（65±6）°�？梢詰�(yīng)用于3G、IMT-Advanced系統(tǒng)中。

　　天線2與天線1具有相似的輻射特性，故在此不一一列出。

　　此雙極化天線與目前常用的對(duì)稱振子天線[7，8]相比，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，制作更容易。

　　4結(jié)論

　　本文在傳統(tǒng)的印刷偶極子上進(jìn)行了改進(jìn)，并將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于雙極化基站天線中。研究表明，通過改變印刷偶極子的外圍輪廓，可以改變天線的諧振點(diǎn)，進(jìn)而起到提高天線帶寬的作用。此雙極化天線具有較好的電性能和輻射性能，可以應(yīng)用于3G、IMT-Advanced系統(tǒng)中。下一步可將該天線組成陣列，優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)，以獲得更好的性能。

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