一种新型的宽频带双极化基站天线_黄聪
参考文献
[1]YD/T 1108-2001. CDMA数字蜂窝移动通信网无线
同步双模（GPS/GLONASS）接收机性能要求及与基站间接口技术规范[S].
[2]YD/T 1030-1999. 800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术要求[S].
[3]广嘉电子. 北斗一号授时技术及在电力系统中的应用[J]. 基础电子,2008(5).
[4]杜雪涛,李楠,刘杰. 北斗与GPS双授时在TD-SCDMA中的应用[J]. 电信工程技术与标准化, 2007(7).
[5]潘巍,常江,张北江. 北斗一号定位系统介绍及其应用分析[J]. 数字通信世界,2009(9). ★
【作者简介】
陆晓东：硕士毕业于北京邮电大学电信工程学院通信与信息系统专业，现为中国电信股份有限公司北京研究院副主任工程师，长期从事电信行业咨询、3G无线网络规划与优化领域研究。曾发表多篇论文，合著有《CDMA2000无线网络规划优化技术》一书。
【摘 要】文章首先提出了一种适用于基站天线的新型宽频带双极化偶极子天线单元，并利用HFSS对天线单元的电性能进行了仿真。随后，利用该天线单元组成了一个4单元的基站线阵，并对阵列的反射底板和侧板进行了适当的设计与优化，最后也进行了仿真。
【关键词】基站天线 宽频带双极化天线 Г形微带馈线 天线阵列 HFSS
收稿日期：2010-08-13一种新型的宽频带双极化基站天线
黄 聪 薛锋章 华南理工大学电子与信息学院
1 引言
由于无线应用业务的迅速扩展以及手机用户数量的爆发性增长，社会对宽带无线通信的需求也日趋增长。而宽频带基站天线作为宽带无线通信系统一个必不可少
的前端部件，在某些情况下更希望它能够实现极化分集的效果，尤其是在一些先进的无线通信系统当中[1]。
正因为如此，近年来，宽频带、双极化、小型化天线日益受到人们的青睐。正如文献[1]所指出的，宽频带天线也相应地由单极子圆盘天线向宽频带双极化天线演
进。不少文献已提出了一些宽频带天线的设计，例如圆
弧形结构的偶极子天线[2]，带Г形微带馈电结构的磁－电偶极子天线[3]，以及带电偶极子的短接领结形贴片天线[4]等等。但这些天线主要是应用于室内分布的单极化天线，鲜有应用于基站的宽频带双极化天线，而且很多时候并没有给出其组成阵列后的性能研究。针对这种情况，本文除了提出一种新型的宽频带双极化天线单元，还结合了当前我国无线通信基站应用的背景，以该天线单元组成阵列并对其仿真，最后得到了一个满足多项行业指标的性能较好的基站天线阵列。这种天线单元和天线阵列的研究为宽频带双极化基站天线的研究和设计提供了一种参考。
2 天线单元设计与仿真分析
（a）立体图
（b）俯视图
图1 天线单元的结构示意图
图2 Г型微带馈电结构立体图
双极化偶极子天线单元的结构和详细尺寸参数如图1、图2所示。图1中，天线单元由领结形偶极子、Г形微带馈电结构以及倒L形电偶极子三部分组成。由于领结型偶极子具有十分优越的宽频带性能，这里采用它作为单元的主体部分。领结形偶极子离地面的高度为27mm，其支柱宽度为6mm。馈电则采用微带线耦合馈电的方式，如图2所示。每个Г形微带馈线均包括两个部分：一部分是传输线，另一部分是利用空隙耦合馈电的微带线。这样就相当于构成了一个宽频带的巴伦器，同时还可以优化微带馈电线的尺寸，以达到阻抗匹配的效果[4]。与此同时，为了加强端口之间的隔离度，两个正交Г形微带馈电线在中间交叠部分上下错开，以减少耦合效应；并且馈电线被部分设定在竖直支撑柱外部，利用支撑柱的阻挡减少了端口间的耦合。领结形偶极子上端倒L形电偶极子的引入，是为了改善领结形偶极子的阻抗匹配特性[5]。电偶极子的圆角半径为15mm，它与领结形偶极子的高度差为9mm。
图3和图4分别描述了天线单元的驻波比和隔离度特性。由图3可以看出，在1.7GHz～2.7GHz的频段内，端口1和端口2的驻波比VSWR均小于1.5，而且一致性较好。由图4可以看出，该天线单元的隔离度在低频优于30dB，在高频优于31dB，隔离度特性较好。天线单元在
1.7G、
2.2G、2.7G三个频点的辐射方向图由图5给出。
考虑到天线结构的对称性，这里只给出了一个端口的辐射方向图。由图5可见，天线单元在2.2G频点上E面和H 面均具有较好的方向性，后瓣较低（小于-20dB），并且在整个工作频段内辐射方向图较为稳定。此外，天线
单元在整个频带内的交叉极化小于-17dB，天线的增益
图5 天线单元在1.7G、2.2G和2.7G的E面、H面和交叉极化方向图
（c）2.7G
（a）1.7G （b）2.2G
在9.5dBi左右。
3 天线阵列设计与仿真分析
为了说明该天线单元的实用价值，在这里利用
它组成了4单元的天线阵列，如图6所示。天线单元
等间隔安装在平面尺寸为
440mm×106mm的反射板中
心，并采用等幅同相的馈电方式
对阵列进行馈电。考虑到边界的
对称性对阵列的交叉极化特性有
着重要的影响，为了尽量改善阵
列的交叉极化特性，因此对每个
天线单元都采用了几近对称的箱
体式反射器设计。鉴于单翻边结
构在保证前后比和交叉极化比满
足一定要求的前提下优化阵列波
束收敛性的难度，再加上Rikuta
Y等人的研究已经证明箱体式反
射器特别是双层箱体式反射器对
天线的前后比有很大的改善作
用[6]，本文采用了双层侧边结构
的反射器，并且对外层侧边作
了倾斜的特殊设计，以改善阵
列的前后比特性以及阵列波束
的收敛性。仿真结果表明，双
翻边结构反射器在宽频带天线
的波束收敛性研究中有十分重图3 驻波比图4 S21频响曲线
图7 阵列在2.2G的E面、H面和交叉极化方向图
图6 天线阵列的结构示意图
（a）俯视图
（b）剖面图
【作者简介】
黄 聪：华南理工大学电子与信息学院通信与信息系统专业2009级研究生，主要研究方向为移动通信基站天线。
薛锋章：华南理工大学电子与信息学院研究员，硕士研究生导师，长期从事天线与微波技术、移动通信领域的科研工作，有多项科研及专利成果，目前的主要
研究方向为移动通信天线。
参考文献
[1]Suh Seong-Youp, Waltho E, Nair K, et al. Evolution of
Broadband Antennas from Monopole Disc to Dual-polarized Antenna[C]. Antennas and Propagation Society International Symposium 2006, 2006: 1631-1634.
[2]黄宾虹,薛锋章. 一种新型的宽频带双极化基站天线[J]. 移动通信,2009(18): 42-44.
[3]Luk K M, Wong H. A Complementary Wideband Antenna[P]. U.S. Patent No.11/373,518 Filed, 10 Mar 2006.
[4]Wu B Q, Luk K M. A Broadband Dual-Polarized Magneto-Electric Dipole Antenna with Simple Feeds[J]. Antennas and Wireless Propagation Letters, 2009(8).
[5]Zhang Z Y, Fu G, Zuo S L. Wideband unidirectional patch antenna with Г-shaped strip feed[J]. Electronics Letters, 2010,46(1): 24-26.
[6]Rikuta Y, Arai H, Ebine Y. Enhancement of FB ratio for cellular base station antenna by optimizing reflector shape[C]. Antennas and Propagation Society
International Symposium, 2001: 456-459. ★
要的实用意义。
图7描述的是阵列在1.7G、2.2G和2.7G这三个频点仿真所得的E面、H面和交叉极化方向图，更多频点的辐射参数详见表1。由图7和表1可以看出，阵列仿真所得的3dB波束宽度在60°～68°之间，满足65°±5°的要求；前后比最差达到25.3dB，也满足了25dB的指标要求；交叉极化比轴向在19dB以上，在±60°的范围内更是超过了14dB，也都满足行业要求。总体而言，该阵列取得了较优的水平面辐射特性。同时，阵列在整个工作频带内的增益约为15dBi，最高达16dBi。
表1 不同频点的辐射参数和增益
频点
（GHz）
3dB波束宽度（°）前后比（dB）
交叉极化比（dB）增益
（dBi）65±5>25轴向>15±60°>10\1.767.8027.126.517.514.11.864.5525.328.214.314.51.963.2527.625.515.214.72.061.5528.323.215.015.02.160.3028.521.115.815.32.260.8527.419.419.115.42.363.2026.319.018.515.42.463.9526.819.519.915.62.563.3528.220.317.115.82.662.3029.720.716.915.92.7
61.05
29.8
21.1
17.6
16.0
4 结束语
本文设计了一种新型的宽频带双极化基站天线单元，并利用HFSS对该单元进行了仿真研究。结果表明，该单元VSWR≤1.5的阻抗带宽达到了45.5%，并具有较高的隔离度特性，而且在整个工作频带内天线单元的辐射方向图和带宽都较为稳定。利用该天线单元扩展得到4单元的基站线阵，由于其在1.7GHz～2.7GHz的频段内能较好地兼顾阵列的3dB波束宽度、前后比以及交叉极化比等性能指标，因此可以认为该天线阵列的设计研究有一定的学术价值以及实用价值，可用作2G、3G无线通信系统的基站天线。
高增益宽带圆极化微带天线阵研究
高增益宽带圆极化微带天线阵研究 O 引言 随着微带天线技术的发展，新形式和新性能的微带天线不断涌现。对于便携式天线，就需要天线在尺寸上更小，并且天线在电性能上更要求宽频带、高增益等电特性。前人在天线的这些性能的改进上做了相当多的工作，但是大多数都是只在其中的一个或者两个特性上做了改进。针对现有存在的问题，本文提出一种具有小型化、高增益、宽频带的圆极化微带阵列天线。研制了S波段小型化宽带圆极化天线阵实验样机，并对天线阵实验样机的电特性进行了测量。测量结果表明，天线最大增益为15dB时，天线阵尺寸仅为295 mm×210 mm，天线阵的电压驻波比带宽达到了12.25％，圆极化轴比小于3 dB，带宽达到9.4％，大于文献[1]中的3.4 %。且波瓣宽度分别为64°和20°大于文献[1]中所提到的63°和9° 1 理论分析与设计 本文利用一般微带天线的设计方法设计天线单元。并通过对微带天线的匹配枝节进行调节阻抗，利用An-soft HFSS软件对天线单元进行仿真优化设计，大大降低了天线阵的设计复杂度，并通过若干级二等分功率分配器便可设计出馈电网络。 1.1 天线单元的设计 圆极化天线应用面很广，其实用意义主要体现在： (1)圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线收到，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线； (2)在通信、雷达的极化分集工作和电子对抗等应用中广泛利用圆极化天线的旋向正交性； (3)圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时旋向逆转，因此圆极化天线应用于移动通信、GPS等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。 微带天线要获得圆极化波的关键是激励起两个极化方向正交的，幅度相等的且相位相差π/2的线极化波。最早的圆极化微带天线采用正交馈电方式，但这种天线构成天线阵元时，馈电电路之间会引起不希望有的耦合，从而限制了它的实际应用。曲线微带天线构成的宽频带圆极化微带天线不采用开放式的谐振腔，
宽带圆极化微带天线设计
宽带圆极化微带天线设计 关键词：微带天线，X波段，设计，分析，HFSS，仿真
目录 1 绪论 (1) 1.1 本课题研究背景 (1) 1.2 微带天线的发展 (1) 1.3 微带天线的优缺点 (2) 1.4 本课题研究内容 (3) 2 微带天线基本概念及原理 (5) 2.1 天线的基本概念 (5) 2.2 天线的辐射原理 (6) 2.3 天线的基本参数 (6) 2.3.1 天线的极化 (7) 2.3.2 天线方向图的概念 (7) 2.3.3 天线输入阻抗的计算方式 (8) 2.3.4 天线的谐振频率与工作频带宽带 (8) 2.3.5 天线的驻波比 (9) 2.4 微带天线的简介 (10) 2.4.1 微带天线的结构与分类 (10) 2.4.2 微带天线的辐射机理 (10) 2.4.3 微带天线的形状 (11) 2.5 微带天线的分析方法 (11) 2.5.1 传输线模型法 (11) 2.5.2 空腔模型法 (13) 2.5.3 积分方程法 (13) 2.6 微带天线的馈电方法 (14) 2.7 微带天线圆极化技术 (15) 2.7.1 圆极化天线的原理 (15) 2.7.2 圆极化实现技术 (16) 3 宽带异形贴片微带天线设计 (21) 3.1 微带天线的仿真 (21) 3.2 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍 (21) 3.3 HFSS对具体实例的仿真 (21)
3.3.1 选取微带天线模型 (21) 3.3.2 微带天线的仿真优化 (23) 4 双点馈电圆形圆极化微带天线设计 (35) 4.1 HFSS对圆极化微带天线的仿真 (35) 4.1.1 选取圆极化微带天线模型 (35) 4.1.2 圆形圆极化微带天线的仿真优化 (35) 5 总结结论及展望 (41) 参考文献 (42)
单极化天线与双极化天线之间的差别
单极化天线与双极化天线之间的差别 发布时间：2011-9-14 点击：282次 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量;一般GSM数字移动通信网的定向基站(三扇区)要使用9根天线，每个扇形使用3根天线(空间分集，一发两收)，如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线;同时由于在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求(≥30dB)，因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm;另外， 双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易 中国移动已经与众多设备生产厂商，分别签署了紧凑型天线协议，要求所有的再建的智能天线一律采用双极化天线的模式。5月29日，有关移动通信设备厂商向记者透露。有业内人士指出，双极化天线将是智能天线小型化的最理想的方式，将成为未来发展发展趋势。
目前的智能天线主要面临着以下的问题：首先，天线横截面积大，导致风载荷增加、安全等级下降;其次，天线体积大，选址难度增加;第三，网络优化需要闭站，且天线下倾角调节难度大;第四，智能天线与城市景观不融洽。“因双极化天线恰恰弥补了以上的不足，以面积来讲，几乎缩小了将近一倍，且信号没有什么损失。“可以预测，随着中国移动对于智能天线的‘点将’，双极化天线将是智能天线小型化的理想选择。
应用于WLAN的宽频带天线设计
应用于WLAN的宽频带天线设计
摘要：为了设计出可以覆盖无线局域网WLAN的2.4GHz，5.2GHz，5.8GHz三个频带的天线，采用一种结构简单的宽带双频共面波导馈电的单极子天线。该天线由一个平面倒L形和一个倒U形贴片连接构成，实际加工制作了一个天线并且实测了S11参数，结果表明该天线具有两个独立的谐振模式，并且在应用范围内具有良好的阻抗匹配特性。 引言 无线局域网WLAN(Wireless Local Area Network)是利用无线技术实现快速接入以太网，是无线通信技术与计算机网络相结合的产物，是对有线局域网的一种补充和扩展。和有线网络相比，WLAN具有可移动性、灵活性、更迅速、费用低、网络可靠性高等优势。近年来，随着IEEE 802.11a(5.15～5.35GHz，5.725～5.825GHz)和IEEE 802.11b/g(2.4～2.483 5GHz)标准的提出，WLAN得到了迅猛发展.与此同时对WLAN天线的要求也越来越高，要求其体积小、重量轻、生产加工便捷、天线成本低廉，同时在功能上要求使用频宽较宽以及有双频性能以同时达到IEEE 802.11a/b/g标准要求。所以，近年来对小型化的多频段WLAN天线的研究大量涌现。 在平面单极子天线中，有一种倒L形平面单极子天线，国际上已经对此进行了研究，在理论模拟仿真上，可以同时满足IEEE802.11a/b/g标准要求，其设计形式更简单，在满足带宽的要求上，体积还可进一步的缩小。所以，本文将在原来的微带馈电的倒L平面单极子天线的基础上，改变其馈电的形式，研制出一种共面波导馈电的倒L-U平面单极子天线。仿真和实测表明该天线在WLAN的三个频带范围内均具有很好的阻抗匹配和辐射特性。 1 倒L-U平面单极子天线的设计 1.1 天线分析与设计 WLAN天线形式有很多种，比如微带天线，八木天线、平面单极子天线等等。选择平面单极子天线的原因是，相对于微带天线，其带宽大；相对于八木天线，其体积小且容易共形。平面单极子天线与微带天线的结构不同在于：在金属辐射贴片对应的介质衬底另一侧的金属地板被去除，也就是采用了部分地板结构。微带天线的带宽低，因为其Q值大，即在辐射板与地板之间储存了大量的能量。平面单极子天线的辐射板的对应地板去除了，加大了辐射电阻，辐射出去的能量也大大的增加，Q值变小，带宽增大。选择共面波导馈电的形式，将地板与辐射板共面，使得带宽又增大了，而且结构更紧凑。但是由于天线与共面波导之间缺少有效的隔离，造成天线性能受共面波导尺寸的影响较严重。
双极化混合馈电微带贴片天线
双极化混合馈电微带贴片天线 安婷婷1张文梅1 (山西大学物理电子工程学院，太原030006)1 摘要：提出了一种新型的双极化混合馈电微带贴片天线，天线采用探针馈电与孔径耦合馈电相结合的混合 馈电方式，结合“T”型馈线提高了端口隔离度，“Hour glass”形的槽改善了输入端口的阻抗特性。用商业软件 Designer(SV)对天线的电特性进行仿真优化，天线的谐振频率为2.40GHz，端口1和2的反射损耗分别为-26.97dB和-25.45dB，端口隔离度为-22.28dB。 关键词：双极化，混合馈电，微带贴片天线 A Dual-polarized Microstrip Patch Antenna Fed by Hybrid Structure An tingting1Zhang wenmei1 (College of Physics and Electronics Engineering, Shanxi University of China, Taiyuan 030006)1 Abstract: A new dual-polarized microstrip patch antenna fed by hybrid structure is presented. In order to improve isolation between two ports, hybrid feed (probe feed and aperture coupled feed) and “T” shaped microstrip line are used. The “Hour glass” shaped slot can improve the input impedance. The parameters of the antenna are calculated by Ansoft Designer (SV) simulation. The center frequency of the antenna is 2.40 GHz, the return loss for port 1 is -26.97 dB, and -25.45 dB for port 2, and the isolation between two ports is -22.28 dB. Keywords: Dual-polarized; Hybrid feed; Microstrip patch antenna 1 引言 近年来，随着无线通信系统用户的迅猛增长，通信信息容量需求的不断增大，能有效解决多径衰落问题的分集天线得到了广泛应用。而分集技术中的双极化技术是无线通信领域十分重要的技术，它可用来实现极化分集和极化复用，其中极化分集是解决无线信道多径衰落的有效方法，而极化复用则可以更加有效地利用有限的频谱资源。双极化天线能够互不干扰地发送或接收两种极化波，从而实现频谱复用。到目前为止，双极化微带天线在国内外都有很大发展。文献[1]-[3]提出了孔径耦合馈电的双极化天线，其中[1]采用在贴片中心开十字槽来实现双极化，[2]采取开两个偏移中心的互相垂直的耦合槽来实现双极化，而[3]采用直线槽和C形槽来实现双极化。文献[4]-[5]提出的双极化天线采用混合馈电的方式，[4]采用探针馈电与微带线馈电相结合的馈电方式，[5]采用电容耦合馈电与孔径耦合馈电相结合的馈电方式，极大提高了端口隔离度。 本文提出了一种新型的双极化混合馈电微带贴片天线，该天线采用探针馈电与孔径耦合馈电相结合的混合馈电方式，结合“T”型馈线提高了端口隔离度，“Hour glass”形的槽改善了输入端口的阻抗特性。天线的谐振频率为2.40GHz，端口1和2的反射损耗分别为-26.97dB和-25.45dB，3dB相对带宽分别为2.50%，端口隔离度为-22.28dB，天线最大增益为3.865dBi。该天线保持了孔径耦合贴片天线的优势，同时馈电同轴线垂直贴片，电缆占用空间小， 基金项目：国家自然科学基金项目(60771052)；国家博士后基金特别资助(200801424)；山西省自然科学基金项目(2006011029)；太原市科技项目(0703004)
双极化天线
双极化天线及其下倾技术 目前，在GSM网络建设和维护工作中，如何解决GSM网络高话务量密度区的容量和干扰问题，提高全网的接通率，降低掉话率和提高通话质量，已经成为近期工作的重点和难点。采用合适的天线技术将是能够有效地控制覆盖范围，降低同频干扰和改善手机信号的接收效果的方法之一。 一、双极化天线技术 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45o和-45o两副极化方向相互正交的天线，同时工作在收发双工模式下，每个小区仅需一副双极化天线。当全向小区分裂成三小区时，最多仅增加一副天线（原全向小区在双工模式为2副天线）。而传统的单极化天线，当全向小区分裂为三小区时，天线数量剧增（即使在双工模式时也至少增加4副），由于天线之间（RX-TX,TX-TX）的隔离度（≥30dB）和空间分集技术要求天线之间有水平和垂直间隔距离，这时必须扩大安装天线的平台，增加了基建投资。而双极化天线中，±45°的极化正交性可以可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求（≥30dB），双极化天线之间的空间间隔仅需20~30cm，因此移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。特别在选址时，若使用传统单极化天线，必须考虑天线的架设安装问题，往往由于天线架设安装条件（需要兴建铁塔扩大天线平台）不具备而放弃了最佳站址。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，节省基建投资，同时使基站布局更加合理。双极化天线允许系统采用极化分集接收技术，其原理是利用±45°极化方向之间的不相关性，两者之间的不相关性程度决定了分集接收的好坏。由于±45°为正交极化，因此可以有效保证分集接收，其极化分集增益约为5dB，比单极化天线通常采用的空间分集提高约2dB。此外，单极化天线的空间分集接收效果和两副接收天线的位置有关，天线覆盖正方向为最佳，逐渐向两边减弱，导致小区实际覆盖范围缩小。采用极化分集代替空间分集技术，分集增益和天线位置几乎没有关系，覆盖主方向和边缘处的差别很小（该差别由于反射面宽度导致±45°正交效果变差引起），因此可以有效改善边缘处的接收效果，保证覆盖范围。 二、方向性图下倾技术 为了使信号限制在服务小区覆盖范围内，并且降低对其他同频小区的干扰，天线垂直方向性图下倾是一种比较有效的天线技术。其作用可以使小区覆盖范围变小，加强本覆盖区内的信号强度，增加抗同频干扰能力，同时使天线在干扰方向上的增益下降，降低其他同频小区的干扰；选择合适的下倾角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，从而使受干扰小区的同频干扰减至最小。通常采用机械下倾和电子下倾两种方法实现天线垂直方向性图下倾。 ⑴机械下倾是物理地向下倾斜天线。虽然采用这种技术也能使同频干扰降低，但由于采用物理下倾，其施工和维护十分麻烦，且其调整倾角的精度较低（步进精度为1°）。此外由于下倾角度是模拟计算软件的理论值，和理论最佳值有一定偏差。在网络调整中，必须先将基站系统停机，不能在调整天线中同时监测调整效果，不可能对网络实行精细调整。 ⑵电子下倾是改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，从而保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减少覆盖面积但又不产生干扰。可调电子下倾天线允许系统不停机的情况下对垂直方向性图下倾角调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高（为0.1°），因此可以对网络实施精细调整）。 天线下倾后，覆盖边缘区由于偏离天线的的主瓣，使信号强度有所下降，这可以通过合理增大发射机功率来补偿。 目前移动网络中用户投诉集中在高密度话务区中，接通率低和呼损率高实际上反映了高话务区地区的容量不足和同频干扰。但是天线下倾角度要适当，如果倾角过大，天线方向图会严重变形，欲控制覆盖范围和降低同频干扰反而适得其反；下倾角如果太小就起不了作用。因此采用机械下倾方式较难解决高话务区接通率低和掉话率高的问题，只有采取可调电子下倾天线技术才能解决高话务区中的问题。
双极化天线测试报告
TD-LTE室内双极化天线 测试报告
目录 1概述 (3) 1.1背景描述 (3) 1.2测试内容 (3) 2实施方案 (4) 2.1测试地点 (4) 2.2测试环境搭建 (7) 2.3测试预置条件 (8) 2.4测试说明 (9) 3测试准备 (10) 3.1测试设备 (10) 3.2测试人员联系方式..................................................................... 错误！未定义书签。 4项目测试 (11) 4.1室内单极化天线2×2MIMO效果测试 (11) 4.2TD-LTE单通道覆盖效果测试 (11) 4.3室内双极化天线2×2MIMO效果测试 (12) 5数据记录 (14) 6测试结果分析与结论： (21) 6.1测试结果分析............................................................................. 错误！未定义书签。 6.2测试结论 (25)
1 概述 1.1 背景描述 TD-LTE的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。由于室内分布系统是解决室内覆盖的主要方式，TD-LTE室内分布系统将是TD-LTE整个网络建设的重点之一。 LTE系统中引入了MIMO技术，多天线技术不仅能有效地改善系统容量及其性能，而且还可以显著地提高网络的覆盖范围和可靠性。TD-LTE室内覆盖要实现MIMO功能，需增加一路天馈线，不管是新建一套分布系统或者共用原有分布系统，实施难度较大。室内双极化天线的引入是实现TD-LTE实现MIMO 的一个新的建设方法，本次测试的目的即为了验证室内双极化天线实现MIMO 功能的效果和质量。 1.2 测试内容 TD-LTE室内双极化天线测试主要是通过和单极化天线的效果对比来验证其性能，测试将从以下几个方面进行： 1.室内单极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试； 2.TD-LTE单通道覆盖效果测试； 3.室内双极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试； 测试和记录以上4种实现方式的无线信号质量指标和上传下载速率等业务指标，通过进行分析和比较，最后得出室内双极化天线实现TD-LTE的MIMO方式的效果评价。
用于机载SAR的UHF波段宽带双极化微带天线
用于机载SAR的UHF波段宽带双极化微带天线 卢晓鹏高初李雁 （中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥230031） 摘要：本文提出了一种结构简单可用于机载SAR的UHF波段宽带双极化天线。通过将背腔技术、近耦合馈电技术、双层微带贴片技术以及四点馈电技术的有效结合，实现了低剖面、宽带、高隔离和低交叉极化的性能。对孤立单元及1×4小阵的仿真及测试结果表明，该天线在36.7%带宽内驻波比优于1.5、极化隔离优于55dB、交叉极化低于-25dB。 关键词：宽带；双极化；微带贴片天线；SAR A UHF Microstrip Antenna with Wide-Bandwidth and Dual-Polarization for Airborne SAR Application Lu Xiaopeng Gao Chu Li Yan ( No.38 Research Institute of CETC, Hefei 230031) Abstract: A simple UHF Microstrip Antenna with Wide-Bandwidth and Dual-Polarization for airborne SAR application is proposed. By a combination of back-cavity, proximity coupling feeding, dual layer microstrip patch, and four-point feeding techniques, characteristics of low profile, broad bandwidth, high isolation and low cross-polarization is realized. From the simulation and experiment results of a single element and a 1 by 4 array, a VSWR lower than 1.5, a polarization isolation greater than 55dB, a cross polarization lower than -25dB are obtained. Key words: Wideband , Dual-Polarization, Microstirp Patch antenna , SAR 1 引言 机载合成孔径雷达(SAR) 有全天候、全天时的工作能力。随着SAR技术的成熟及应用推广，近年来该技术在地形测绘领域成为一大研究热点。对植被覆盖茂密的地区进行测绘，为获取准确的地表信息，应选用具有良好植被穿透能力的UHF波段SAR。而宽带、双极化的天线可提高SAR图像的分辨率及清晰度。因此，开发适用于机载工作平台的UHF波段宽带、双极化天线十分必要。 已见报道的宽带双极化天线形式主要有三大类，第一类是双极化裂缝波导天线[1]，第二类是双极化对称振子类天线[2-4]，第三类是双极化微带贴片天线[5-6]。裂缝波导天线的优点是效率高，缺点是带宽窄，最大带宽不会超过15%。同时由于波导尺寸限制，它不适用于UHF以下的低频天线设计。对于双极化对称振子类天线，其优点是带宽宽，缺点是天线剖面尺寸大，两种极化天线单元的波瓣一致性差。特别是当天线工作在UHF以下的波段时，由于载机平台限制，天线单元数较少，造成了两种极化状态下天线的波瓣宽度、背瓣及增益差异很大，不利于SAR的成像处理。而双极化微带贴片天线除了具有重量轻、加工简单等优点，还具有两极化面波瓣一致性好的特点，适合于双极化机载SAR天线的设计。但对于较低工作波段，由于微带板厚度的限制，使得常规微带贴片天线的工作带宽较窄。为解决该问题，文献[5]采用了背腔结构与锥形耦合探针馈电相结合的技术，在单层微带结构上实现了46%的工作带宽；文献[6]采用厚泡沫介质、与电容补偿探针馈电相结合的技术，实现了30%的工作带 ·1·
天线的极化
极化分成水平和垂直两种，也就是我门长说的线极化和圆极化 旋波极化 旋波有分左旋波(L)与右旋波(R),目前以亚洲ITU-3区域仅剩东经110度百合卫星及一些俄罗斯的卫星有用旋波外,几乎无其它的卫星在使用旋波极化。 旋波极化接收时只要在导波管对与LNB对应的45度角放置一块偏阻板,就能将旋波极化切割成线性波极化给予LNB接收,偏阻板的材质通常是使用高密度的''铁弗龙''。如果接收旋波时不使用偏阻板来分离旋波讯号,整个接收的增益会降低外,如果接收的目标频率在左右旋波中都有传送讯号,便会无法接收,形成左右旋波同频干扰。 LNB加上偏阻板来接收旋波的卫星便无极化对应的问题,因为不管你如何旋转LNB的角度,对旋波接收来讲讯号都不会有所变 所谓天线的极化，就是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。由于电波的特性，决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流，极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减，而垂直极化方式则不易产生极化电流，从而避免了能量的大幅衰减，保证了信号的有效传播。 因此，在移动通信系统中，一般均采用垂直极化的传播方式。另外，随着新技术的发展，最近又出现了一种双极化天线。就其设计思路而言，一般分为垂直与水平极化和±45°极化两种方式，性能上一般后者优于前者，因此目前大部分采用的是±45°极化方式。双极化天线组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线，并同时工作在收发双工模式下，大大节省了每个小区的天线数量；同时由于±45°为正交极化，有效保证了分集接收的良好效果。（其极化分集增益约为5dB，比单极化天线提高约2dB。） 极化天线及其下倾技术 目前，在GSM网络建设和维护工作中，如何解决GSM网络高话务量密度区的容量和干扰问题，提高全网的接通率，降低掉话率和提高通话质量，已经成为近期工作的重点和难点。采用合适的天线技术将是能够有效地控制覆盖范围，降低同频干扰和改善手机信号的接收效果的方法之一。 一、双极化天线技术 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45o和-45o两副极化方向相互正交的天线，同时工作在收发双工模式下，每个小区仅需一副双极化天线。当全向小区分裂成三小区时，最多仅增加一副天线（原全向小区在双工模式为2副天线）。而传统的单极化天线，当全向小区分裂为三小区时，天线数量剧增（即使在双工模式时也至少增加4副），由于天线之间（RX-TX,TX-TX）的隔离度（≥30dB）和空间分集技术要求天线之间有水平和垂直间隔距离，这时必须扩大安装天线的平台，增加了基建投资。而双极化天线中，±45°的极化正交性可以可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求（≥30dB），双极化天线之间的空间间隔仅需20~30cm，因此移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。特别在选址时，若使用传统单极化天线，必须考虑天线的架设安装问题，往往由于天线架设安装条件（需要兴建铁塔扩大天线平台）不具备而放弃了最佳站址。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，节省基建投资，同时使基站布局更加合理。双极化天线允许系统采用极化分集接收技术，其原理是利用±45°极化方向之间的不相关性，两者之间