当前,中国移动等运营商正广泛建设4G体制的TD-LTE基站,以保持市场领先优势。由于基站的站点资源紧张,运营商迫切希望TD-LTE与2G、3G基站天线共站共址。目前,常规的TD-LTE基站天线尺寸较大,大量挤占了其它制式基站天线的空间,给运营商实际建站带来了困难,由此引发了小型化TD-LTE基站天线的迫切需求。介质天线是一种广受重视的天线小型化技术,其在移动通信基站天线领域大有可为,具有广泛的应用前景和重大的研究意义。基于上述背景,本文从实际需求出发,展开了对TD-LTE基站小型化介质天线的研究与设计。首先,本文介绍了介质天线技术的研究进展,分析了它们在移动通信基站天线中应用的可能,明确了其中的介质加载天线(DLA)和介质谐振器天线(DRA)技术作为本文设计TD-LTE小型化基站天线的主要技术。随后,对基站天线的关键指标以及本文涉及的基本原理做了归纳总结,为TD-LTE基站小型化介质天线的研究设计做好了准备。接着,本文对TD-LTE基站小型化的介质加载天线进行了研究设计。在保证性能指标的前提下,成功利用高介电常数介质加载使得天线单元的剖面高度较常规情况降低了三分之一。然后利用仿真软件将这种天线单元组成TD-LTE基站天线阵列,对其组阵方式和馈电网络进行了优化设计,并制作了实物样机,在TD-LTE的室外主要工作频段(1880MHz-1920MHz和2496MHz-2690MHz)进行了实际测量,结果表明关键指标达到设计要求。此外,本文还针对TD-LTE的低频室内覆盖需要,设计了一款工作在880MHz-960MHz的介质加载的小型化吸顶天线。同时,本文还对TD-LTE基站小型化的介质谐振器天线进行了研究设计,分别设计了两款低剖面的TD-LTE频段的介质谐振器天线单元,选择了其中较适合组阵实现小型化的一种单元进行了加工,实测的驻波比达到设计要求,对应的天线单元方向图实测结果与仿真结果吻合。另一方面,基站天线单元的辐射效率是决定天线增益的重要因素,如何测量其辐射效率是一个十分具有意义的课题。为此,本文还设计了一款基于改进维勒帽法的测量辐射效率的装置,编写了相应的软件程序和界面,并利用该装置分别对一种常规基站天线单元及本文所设计的介质谐振器天线单元的辐射效率进行了测量和分析。