应用于基站电调谐天线的多端口移相器的设计

“华南理工大学” 2012

吴绪珍

[摘要]: 与传统的机械下倾天线相比，基站的ESC可以实现更好的频率复用和优化的覆盖范围. 一方面，ESC天线可以在系统正常工作状态下实现网络实时调整；另一方面，在ESC向下倾斜期间，所有角度的信号电平都会同步下降，天线方向图不会变形，也不会发生其他干扰. 这符合移动通信系统日益复杂的联网要求，因此基站ESC已被广泛使用. 作为实现电调制功能的基站天线的重要组成部分，移相器通过控制天线辐射单元的馈电相位来实现定向波束扫描. 适于基站电可调天线的多端口移相器的研究与设计对提高天线馈线系统的性能具有重要意义. 本文主要设计了两个新的多端口移相器: 单层腔形式的八端口移相器和双层腔形式的十端口移相器. 首先，通过总结各种移相器的发展历史，并结合移动通信天线馈线系统的应用要求，可以认为介电移相器适用于电可调天线. 然后，对现有移相器的缺陷进行了分析比较，讨论了移相器的设计方法，并创造性地提出了两种新的多端口移相器实现方法. 通过建立等效的带状线模型，详细阐述了移相器的设计和移相器的阻抗匹配，并完成了两个新移相器的仿真设计. 开发了移相器的原型，并利用微波网络分析方法比较了两个移相器的性能，如电压驻波比，相位色散和网络损耗. 根据十端口移相器的端口特性，设计了阵列天线的馈电网络，实现了图案的波束形成. 测量天线等效电路参数和包括移相器的辐射参数，并由此评估移相器对图案的波束扫描的影响. 结果表明，本文设计的十端口移相器可以应用于工作频率范围为1.71GHz至2.17GHz的基站天线，并且可以实现连续的10°ESC下倾角. 另外，天线的性能指标高于移动通信基站天线的行业标准，并且第一上旁瓣抑制效果尤为突出. 本文设计的多端口移相器不仅可以作为新型移相器设计的参考和参考，而且具有很强的工程实用性，可以应用于对性能要求较高的电可调天线.

[学位授予单位]: 华南理工大学

[学位]: 硕士

[学位奖]: 2012

[分类号]: TN623

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