双极化微带天线结构设计研究开题报告

1. 研究目的与意义

近年来，无线通信技术在信息通信领域中发展的最快、应用面最广。无线通信技术与传统的有线通信方式不同，无线通信技术是利用电磁波来传导信号，新型电子终端之间的相互连接是基于无线电信号的传播。因此无线通信技术给人们带来的影响是巨大的，大家熟悉的 iot 物联网技术、3g、4g、wlan、bluetooth 等都是无线通信技术融入生活的产物。其中 3g、4g 基站天线的整体化和多极化处理技术以及频率复用技术一般都采用的是微带形式的双极化天线，其中多极化的处理技术包括了极化分集、极化捷变等处理手段。双极化天线常用于基站天线以及其他无线通信系统中，以改善目前频带资源匮乏的现状。另外，双极化天线一般要求具有较高的端口隔离度，这是为了保证两个端口同时收发信号时，彼此之间的影响可以忽略不计。除此之外，双极化天线还在合成孔径雷达、射频识别技术等领域也起着重要作用。

目前，随着无线通信技术的迅猛发展，单个天线的性能指标已不能满足实际工程的需求，电磁场方面的专家学者开始按照不同形式将天线单元排列起来，通过设计馈电网络使其实现更高的技术指标，组成天线阵列。在阵列天线的设计中，天线单元之间的相互耦合通常不可忽视，它在一定程度上影响着整个阵列天线的辐射特性。

2. 国内外研究现状分析

目前国内外对于双极化微带天线的研究主要是如何降低交叉极化，提高隔离度，高增益。这些问题，是国内外研究者追逐的热点。

文献[3]给出的是一款低交叉极化电平的双极化贴片天线，交叉极化电平低于-20db.如图3.1所示，端口1采用h形状的缝隙耦合馈电，端口2采用探针直接馈电，得到了较低的交叉极化特性，如图3.2所示，对于端口1，其e面和h面的交叉极化电平低于-25db和-23db;对于端口2，其e面和h面的交叉极化电平低于-25db和-20db。

文献[4]给出的是采用准十字缝隙耦合馈电的高隔离度双极化贴片天线，隔离度在3000mhz~4000mhz之间大体好于40db，具有很好的隔离性能。文献[4]给出的双极化天线模型如图3.3所示，采用类似十字缝隙进行耦合馈电，两端口馈电网络如图3.3 (b)所示，两端口之间的隔离度仿真曲线和测试曲线如图3.4 (a)所示，在3000mhz~4000mhz之间大体好于40db,但是3150mhz和3370mhz处s21曲线出现了两个峰值，严重影响了这两个频率范围内的隔离性能，而且此模型的馈电模型比较复杂。又由于采用缝隙耦合馈电，会向接地板背面辐射，影响天线的增益。

3. 研究的基本内容与计划

2018年11月~2019年3月15日，

完成前期电磁超材料相关理论研究，掌握双极化微带天线的工作原理。熟悉运用商业电磁仿真软件cst设传统双极化微带天线的方法。

2019年3月15日~2019年5月1日，

4. 研究创新点

双极化天线能够激励产生两个可以分别携带着两种不同的信号的线极化波，这两者彼此之间正交，互不干扰，这样不仅可以有效减小通信系统中的由多径效应带来的信号衰落影响，而且还能使整个通信系统的性能得到一定程度上地提高，有效地提高通信质量。