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伴随着移动通信技术的发展,基站天线正面临着GSM、CDMA、GPRS、TDMA、TD-LTE、FDD-LTE等多制式并存的局面,为提高天线辐射强度和功率,需要保证天线的波束宽度收敛稳定性。介质加载是一种可应用于天线方向图收敛的技术,多应用于微波电路中,是现代通信广泛使用的谐振器、滤波器、介质导波回路等微波元器件提高增益、增强收敛效果的关键技术。本文对工作频段在1.7GHz-2.7GHz单频段印刷贴片天线及0.69GHz-0.96GHz、1.7GHz-2.7GHz宽带平面双频基站天线的增益、半功率波束宽度进行了研究,采用加载介质透镜优化天线辐射方向图半功率波束宽度的技术,通过对介质透镜的结构、与辐射源距离和曲率半径等参数优化,对比优化前后天线半功率波束宽度的收敛性,提出了一种增强天线辐射方向图收敛性的介质透镜加载设计方法。本文的主要内容有:1.基于本科研组优化设计的1.7GHz-2.7GHz单频段印刷贴片天线,采用加载Glass、Polyethylene、RogersR03006不同介电常数材质,改变介质加载透镜的结构形状、与辐射源距离和曲率半径等参数,优化设计出多款介质加载透镜,实现多频点半功率波束宽度由107°-137°多辐射角度同时收敛到98° ±2° ,极大的提高了天线辐射方向图的收敛性。通过天线结构及介质透镜不同参数的优化组合方式,实现了天线半功率波束任意宽度的调节。对天线和菲涅尔透镜进行实物加工并进行测试,验证了介质加载技术可实现半功率波束宽度收敛的结论。2.基于本科研组优化设计的0.69GHz-0.96GHz、1.7GHz-2.7GHz宽带平面双频基站天线,采取单频段印刷贴片天线半功率波束宽度优化方法及理论,对介质加载透镜曲率半径,与辐射源距离等参数进行优化,设计出一款普通凸透镜介质加载结构,满足蜂窝基站天线半功率波束宽度60°收敛需求。总结介质加载透镜对天线半功率波束宽度收敛的影响特性,对双频天线和普通凸透镜结构实物加工并进行测试,验证了介质加载技术可实现双频段天线辐射频段内多频点收敛到特定度数的特性。3.提出一种柯西色散系数仿真计算方法,通过电磁仿真软件ANSYS HFSS模型仿真,理论推导,验证了方法的可适用性,柯西色散公式表述了加载介质对不同频点的折射率,该方法的提出为单、双频天线介质加载透镜材质参数优化选择提供理论支持。4.基于斯涅耳定律、几何关系和光学原理理论知识,设计出一种双曲面介质加载的透镜结构优化方法,利用Matlab编写程序大大缩短了单、双频天线介质透镜结构参数优化的设计时间。