【摘 要】
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随着通信技术的不断发展,频段资源已经成为日益稀缺的资源。GSM 400MHz频段将用于物联网（Io T）和长期演进（LTE）等应用,700MHz频段也被用于5G应用。和毫米波频段相比,400MHz和700MHz等较低频段的信号具有衰减小,绕射能力强,传播距离远等优点。同时,由于低频段天线尺寸大,不易实现阵列天线紧凑设计,减小互耦成为阵列天线小型化的关键。宽带高效电磁结构（WHEMS）作为驱动元件能
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随着通信技术的不断发展,频段资源已经成为日益稀缺的资源。GSM 400MHz频段将用于物联网（Io T）和长期演进（LTE）等应用,700MHz频段也被用于5G应用。和毫米波频段相比,400MHz和700MHz等较低频段的信号具有衰减小,绕射能力强,传播距离远等优点。同时,由于低频段天线尺寸大,不易实现阵列天线紧凑设计,减小互耦成为阵列天线小型化的关键。宽带高效电磁结构（WHEMS）作为驱动元件能够实现宽带高增益,被广泛应用于Io T和LTE应用。本文围绕WHEMS 400MHz的扇区阵列天线、700MHz多输入多输出（MIMO）双极化阵列天线的紧凑高隔离设计,提出了垂直极化阵列和双极化阵列的去耦方案,本文主要的研究工作如下:（1）介绍了WHEMS天线单元设计的基本原理,描述了共用金属棒的反射和去耦原理,介绍了U型枝节对双极化阵列天线的去耦原理。（2）为了实现低风阻和宽带高增益,以弯折的WHEMS为驱动元件,金属棒作为反射器设计了天线单元。通过驱动元件的弯折和反射器抑制天线的尾瓣,以及调节天线的波束宽度。设计了一种电压巴仑实现了馈电平衡,改善了天线的辐射性能。（3）将WHEMS天线单元进行扇区组阵,阵列单元间距小于0.2λ。相邻单元共用金属棒减少了金属棒的数量。通过共用金属棒来调节天线单元之间的耦合电流,从而提高阵列的隔离度。实测结果表明,380-670MHz的阻抗带宽内,隔离度优于36d B,400-500MHz工作带宽内优于40d B。进一步研究了弯折对波束宽度的影响,以及阵列实现高增益的方法。（4）为了实现700-800MHz的5G应用,设计了一种耦合馈电的双极化WHEMS单元。针对MIMO双极化阵列去耦的问题,提出了一种U型去耦枝节,同时改善了紧凑MIMO 1*2阵列天线的同极化和异极化隔离度。双极化单元中心间距小于0.6λ,实测同极化隔离度优于27d B,异极化隔离度优于35d B。
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