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作为移动通信系统中最重要的天线组成部分,基站天线是使移动通信网络大面积覆盖的核心设备。目前,随着电子技术的快速发展、3G与4G网络逐渐成熟,以及对5G网络的预言即将实现,移动通信系统对基站天线的性能相应的提出了更加严格的要求。如今,基站天线的发展趋势正朝着天线宽带化、小型化等方向前进。微带天线具有重量轻、体积小、可集成和易于加工等特点,目前已成功的成为了基站天线的设计首选。2006年,Luk教授在Clavin提出互补型天线设计思路的基础上设计了一种新型的宽带定向天线单元——MED天线(magneto-electric dipole antenna),又称磁电偶极子天线,并在该天线单元的基础上进行了大量的研究、探索与设计以满足移动通信系统的具体要求,尤其是降低这种天线单元的轮廓、扩展其带宽等方面。Luk教授用贴片天线作电偶极子、用贴片状的正三角形环天线作磁偶极子实现了互补型低轮廓宽带MED天线单元。该天线单元不仅具有0.16λ的天线高度与简单的结构,而且实现了44.3%(VSWR≤2)的相对阻抗带宽,在天线工作频段内具有稳定的增益,稳定的辐射方向图以及很低的后向辐射和交叉极化。本文首先对Luk提出的互补型MED天线单元进行了详细的研究,在该研究及相关文献的基础上,对该天线做出了改进,设计出了两种开缝MED天线单元,分别为单缝MED天线单元与双缝MED天线单元。单缝MED天线单元工作在1.9GHz-2.75GHz频段,相对阻抗带宽达到36.6%(VSWR￡2),具有稳定的增益,最大增益可达到9.1dB。此外,在工作频段内具有稳定的辐射方向图、低的后向辐射和低的交叉极化等。更加重要的是,相对于Luk提出的MED天线单元,单缝MED天线单元的整体轮廓缩减了24.46%。为了使天线单元的轮廓变得更小,本文设计了另一种新的天线单元——双缝MED天线单元。该天线同样具有宽可达到35.1%(VSWR￡2)的相对阻抗带宽,以及稳定的辐射方向图,天线的整体轮廓相对减小了28.54%,但该天线单元在整个频段内的增益没有单缝MED天线单元的稳定。本文除了对天线单元作了改进之外,还对天线阵列作了粗略的研究。首先,以互补型MED天线作为阵列单元进行直线阵设计,对该直线阵进行仿真,并研究其阵列特性。再设计了以单缝MED天线单元为阵元的八元直线阵,并优化了处于不同间距的阵列单元的尺寸参数。在参数优化的基础上,对该八元直线阵进行建模、仿真,并研究分析其阵列特性。并对这两个阵列的仿真结果进行对比,结果表明,本文所设计的单缝MED天线单元不仅具有宽的阻抗带宽、稳定的增益与稳定的辐射特性,而且降低了天线轮廓,使其更便于阵列设计。为了使该直线阵满足基站天线愈加严格的要求,本文最后还通过研究Woodward-Lawson抽样法对阵列的方向图进行了余割平方波束赋形。