【摘 要】
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随着5G通信技术的发展,人们对通信容量以及传输速度的要求也在变高,因此拓宽带宽或使用多频段已然成为现在通信行业发展的必然趋势。为了高效使用5G频带并实现信号的全面覆盖,基站天线的特性应向多频带和小型化方向发展,由此各式各样的多频带5G微基站天线被研发出来。在设计多频带5G微基站天线时通常需要将多个不同频段的天线单元紧密放置,这就导致单元之间的端口耦合变强,进而导致单元间的隔离度变差。为了解决这个问
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随着5G通信技术的发展,人们对通信容量以及传输速度的要求也在变高,因此拓宽带宽或使用多频段已然成为现在通信行业发展的必然趋势。为了高效使用5G频带并实现信号的全面覆盖,基站天线的特性应向多频带和小型化方向发展,由此各式各样的多频带5G微基站天线被研发出来。在设计多频带5G微基站天线时通常需要将多个不同频段的天线单元紧密放置,这就导致单元之间的端口耦合变强,进而导致单元间的隔离度变差。为了解决这个问题,人们提出了许多方法,其中最为典型的方法就是滤波:将每个天线单元设计成滤波天线,通过滤除异频信号的方式减少异频单元间的端口耦合。本文设计了两款多频段5G滤波微基站天线,有效地减少了异频天线单元间的端口耦合,实现了端口之间的高隔离:本文设计的第一款天线是用于5G应用的一种紧凑型高选择性三频双极化滤波基站天线。天线由两种天线单元通过嵌入式的方法组成,其中一种单元是工作在2.515-2.675 GHz和3.4-3.6 GHz的双频双极化滤波天线,该天线将双频天线与双频带通滤波器高度集成,使得天线在通频带内信号能稳定辐射,在通频带外对信号进行过滤。另一种单元是工作在4.8-5 GHz的单频双极化滤波天线,该天线将单频天线与单频带通滤波器高度集,使得天线在通频带内稳定辐射,在通频带外对信号进行过滤。虽然两种天线间距较小,但两者在工作频段内都有着良好的辐射特性并且由于两种天线单元都有着良好的滤波特性,因此天线单元间的端口耦合较小,隔离度较高,十分适用于现代5G通信。本文设计的第二款天线是用于5G应用的一种紧凑型双频全向滤波基站天线,该天线由四个单极子天线和四个缝隙天线组成,通过将四个单极子和四个缝隙天线分别对称放置在天线四周并共享一个圆柱形反射板,使得天线在两个频段上均能进行水平全向辐射。最后通过在两种天线单元的馈电端口处分别添加特殊的带阻寄生结构,使得两异频天线均能够获得良好的滤波特性从而提高单元间的端口隔离。从仿真结果可知,该天线的阻抗带宽覆盖了两个主流5G频段。并且由于滤波结构的加入,异频天线单元间的端口耦合较小,端口间的隔离度始终大于23 d B。天线在两工作频段上有着良好的辐射性能和较低的交叉极化,并且水平面增益波动均小于0.5 dB。
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