導(dǎo)語(yǔ)：移動(dòng)通信的新型寬帶雙套筒天線研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在文章中，一種新型的可同時(shí)覆蓋2G，3G，4G移動(dòng)通信的超寬帶天線被設(shè)計(jì)并制作出來(lái)。該天線綜合采用了端部加載技術(shù)和特殊的雙套筒技術(shù)。天線端部加載部分對(duì)天線輸入阻抗的虛部起到了抵消的作用，從而使天線的阻抗曲線變化平緩，達(dá)到了拓寬天線阻抗帶寬的目的。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，在S11<-10dB條件下，該天線工作頻率范圍為0.783GHz~2.773GHz，即阻抗帶寬為3.47:1，相對(duì)帶寬為110.6%。在VSWR<1.5的條件下，該天線工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對(duì)帶寬為82.6%。同時(shí)，該天線具有水平全向的輻射特性。

關(guān)鍵詞：寬帶；移動(dòng)通信；端部加載技術(shù)；雙套筒技術(shù)；全向

0引言

新的通信技術(shù)，尤其是擴(kuò)頻技術(shù)、跳頻技術(shù)以及捷變頻系統(tǒng)需要盡可能寬的天線帶寬[1]。更大的信道容量以及更快的數(shù)據(jù)傳輸速率也同樣需要超寬帶天線作為后盾[2]。近些年來(lái)，天線設(shè)計(jì)者們?cè)O(shè)計(jì)了很多用于移動(dòng)通信的寬帶天線，它們通常是貼片天線或者偶極子天線[3]，而水平全向的雙套筒天線并不多見(jiàn)。對(duì)于傳統(tǒng)套筒天線，由于其內(nèi)部振子半徑到套筒半徑的突變，通常會(huì)導(dǎo)致阻抗匹配不夠理想，帶寬較窄。通常VSWR<2或VSWR<2.5，甚至VSWR<3[2][4]-[6]，這會(huì)帶來(lái)超過(guò)30%的電壓反射，在大功率情況下會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的性能。而在VSWR<1.5的前提下，傳統(tǒng)套筒天線的帶寬將變得更窄，難以滿足現(xiàn)代通信需求。因此，基于傳統(tǒng)套筒天線帶寬不足的現(xiàn)狀及現(xiàn)代通信的需求，迫切需要設(shè)計(jì)出新型的匹配良好的超寬帶天線。圖1給出了該新型寬帶雙套筒天線的建模結(jié)構(gòu)圖和截面圖。其中，套筒下端振子伸出的部門為端部加載部分。該天線各結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如表I所示。

1新型寬帶雙套筒天線的仿真與實(shí)測(cè)結(jié)果

如圖2所示，該天線綜合運(yùn)用了端部加載技術(shù)和雙套筒技術(shù)[7]，在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為1.177GHz~1.851GHz，即其阻抗帶寬為1.57:1，相對(duì)帶寬為44.5%；在S11<-10dB的情況下，其工作的頻率范圍為0.796~2.773GHz，即其阻抗帶寬為3.48:1，相對(duì)帶寬為110.8%。仿真工作頻率范圍及帶寬總結(jié)如表II所示。圖2.仿真S11曲線表II新型寬帶雙套筒天線仿真工作頻率范圍及帶寬由圖3給出的在0.8GHz、1GHz、2.7GHz處的三維遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖可以看出，該天線具有與對(duì)稱振子天線相似的方向圖，即在H面具有全向的輻射特性，且在水平方向具有最大增益。圖3新型寬帶雙套筒天線的三維遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖為了驗(yàn)證理論仿真的正確性，按照仿真模型尺寸加工出了工作中心頻率為1.6GHz的天線模型。加工出的實(shí)物天線如圖4所示。圖4新型寬帶雙套筒天線實(shí)物圖由圖5，新型寬帶雙套筒天線實(shí)測(cè)與仿真S11的對(duì)比曲線，可以看出，在S11<-10dB的條件下，測(cè)得該雙套筒天線的工作頻率范圍為0.783GHz~2.72GHz，即阻抗帶寬為3.47:1，相對(duì)帶寬為110.6%。其三個(gè)諧振點(diǎn)分別為1GHz，1.6GHz和2.5GHz。在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對(duì)帶寬為82.6%。測(cè)試結(jié)果總結(jié)如表3所示。同時(shí)，由圖5可以看出，實(shí)測(cè)曲線與仿真曲線的變化趨勢(shì)是基本一致的，從而進(jìn)一步證明了該天線結(jié)構(gòu)可以拓展天線帶寬的正確性。

2結(jié)論

在本文中，采用端部加載技術(shù)和雙套筒技術(shù)，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)可以同時(shí)覆蓋2G，3G，4G移動(dòng)通信的寬帶雙套筒天線。天線端部加載部分對(duì)振子天線輸入阻抗的虛部起到了抵消的作用，從而使天線的阻抗曲線變化平緩，達(dá)到了拓寬天線阻抗帶寬的目的。對(duì)加工后的實(shí)物天線進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明在S11<-10dB的條件下，該天線的工作頻率范圍為0.783GHz~2.72GHz，及阻抗帶寬為3.47:1，相對(duì)帶寬為110.6%。在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對(duì)帶寬為82.6%。該天線同時(shí)兼具傳統(tǒng)振子天線所具有的水平全向輻射特性。實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果基本吻合，證明了端部加載技術(shù)和雙套筒技術(shù)的有效性。端部加載技術(shù)和雙套筒技術(shù)可以為寬帶天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供新思路，具有較高的研究價(jià)值。該天線可以同時(shí)覆蓋2G，3G，4G移動(dòng)通信頻段且具有水平全向的輻射特性，適合用作移動(dòng)通信中的農(nóng)村話務(wù)基站天線。它解決了傳統(tǒng)基站天線阻抗帶寬不夠，需要多副天線來(lái)覆蓋很寬的頻率范圍，且在小空間內(nèi)天線之間相互產(chǎn)生鄰近效應(yīng)的問(wèn)題，具有很高的適用性。

作者:郎少波 袁 斌 李 翀 熊 俊 付 云 梁鵬飛 單位:上海交通大學(xué)

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