双频双极化基站天线波束赋形遗传算法硕士论文.doc

移动通信双频双极化基站天线设计电磁场与微波技术， 2011， 硕士【摘要】 天线是移动通信系统的关键硬件设备之一。随着移动通信的飞速发展,系统的复杂度越来越高,不断升级的通信系统希望有效解决多径衰落问题,减少天线数量,降低天线和选址的成本,而双频双极化基站天线能够很好地满足这些要求。因此研究双频双极化基站天线十分必要,且具有理论意义和实用价值。论文主要研究并排式和共轴式两种不同实现方案的双频双极化基站天线。通过不同的方案,对所设计的双频双极化基站天线工作频带内的驻波比、隔离度、辐射方向图等进行比较研究。论文的主要工作概括为以下几个方面:1、设计了不同的双极化高隔离度宽频带基站天线单元。双频双极化基站天线同时工作在CDMA/GSM900频段(824MHz-960MHz)和DCS1800/3G频段(1710MHz-2170MHz)。对并排式双频双极化基站天线,文中设计了两种振子:压铸模对称振子和印刷对称振子,每种振子包括工作在不同频段的两个单元。共轴式方案中,设计了一种具有双频特性的组合振子,DCS1800/3G频段采用L型探针耦合馈电的十字交叉印刷振子,低频段采用T型探针耦合馈电的双层环状金属片作为辐射单元,两者相互嵌套,具有相同的相位中心。另外对一种L型探针馈.更多还原【Abstract】 Antenna is one of key components in the mobile communication system. Therapidly development of mobile communications makes the system become more andmore complex. In order to meet the upgrade requirements, we need to effectively solvethe multi-path fading problem, decrease the number of antennas, and reduce the cost ofantennas and site selection. The dual-frequency dual-polarized base-station antennas canbe used to follow these requirements. Therefore, it is extremely necessary to make astudy on.更多还原 【关键词】 双频双极化； 基站天线； 波束赋形； 遗传算法； 【Key words】 Dual-frequency dual-polarization； Base-station antenna； Beamshaped antenna； Genetic algorithms (GAs)； 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 第一章 绪论 8-14 1.1 研究背景及意义 8-10 1.2 基站天线的研究与发展 10-13 1.2.1 双频基站天线的方案与设计现状 10-11 1.2.2 极化分集技术 11-12 1.2.3 基站天线的波束赋形设计 12-13 1.3 论文的研究内容 13-14 第二章 基础理论及基站天线概述 14-26 2.1 对称振子理论分析 14-17 2.1.1 对称振子的方向图 14-17 2.1.2 对称振子的输入阻抗 17 2.2 有限元法 17-21 2.2.1 三维支配方程和变分公式 18 2.2.2 三维离散单元的选取 18-20 2.2.3 有限元方程组的建立和求解 20-21 2.2.4 Ansoft HFSS 的自适应迭代算法 21 2.3 基站天线的基本参数 21-26 2.3.1 天线的辐射方向图 21-23 2.3.2 天线的方向性系数和增益 23-24 2.3.3 天线的其它性能 24-26 第三章 双频双极化基站天线的实现方案及单元设计 26-40 3.1 双频双极化天线定义 26-27 3.2 双频双极化天线基站天线实现方案 27-29 3.2.1 并排式方案 27-28 3.2.2 共轴式方案 28-29 3.3 双频双极化基站天线单元设计 29-40 3.3.1 并排式天线单元设计 29-34 3.3.2 共轴式天线单元设计 34-40 第四章 双频双极化基站天线阵列设计 40-60 4.1 阵元间距与反射板的选择 40-45 4.1.1 阵元纵向间距的确定 40-41 4.1.2 并排式双频基站天线横向阵列间距的确定 41-44 4.1.3 反射板形状及尺寸 44-45 4.2 馈电网络设计 45-47 4.2.1 功率分配器设计 45-47 4.2.2 馈电网络设计 47 4.3 双频双极化天线性能分析 47-57 4.3.1 基站天线阵列的制作 47-48 4.3.2 双频双极化天线阵测量 48-55 4.3.3 两种天线性能分析 55-57 4.4 不同方式双频双极化基站天线比较 57-60 4.4.1 S 参数 57 4.4.2 辐射方向图 57-60 第五章 基站天线的波束赋形优化设计 60-76 5.1 方向图赋形的要求和特点 60-61 5.2 遗传算法 61-64 5.2.1 遗传算法简介 61-62 5.2.2 遗传算法的过程 62-64 5.3 阵列天线基