随着现代无线通信技术的快速发展,出现了工作在不同频带内的多个无线通信系统同时存在的局面。对于基站通信系统来说,采用宽频带双极化天线不仅可以降低系统成本和节省安装空间,而且还可以增加系统信道容量以及加强抗多路径衰减能力。因此,本论文结合科研课题以及工程项目对宽带双极化天线的设计方法开展研究,主要创新成果概括为以下四个方面:1.研究了多模谐振融合拓展天线阻抗带宽的方法。通过在天线中引入开路枝节、弯折微带线和短截线、矩形环偶极子等结构,在高频处产生新的谐振模式,展宽天线阻抗带宽。此外,基于所研制的天线单元构造出四单元天线阵列,设计具有宽带移相特性的馈电网络激励天线阵列,实现天线波束电下倾功能。对上述提出的天线以及阵列加工样机并进行测试,结果表明设计方法正确。2.探究了降低宽频带天线剖面高度的方法。通过在正交环偶极子内部嵌入寄生偶极子,激励出一个新的谐振模式,拓宽天线的工作带宽。基于人工磁导体(AMC)表面的零相位反射特性,将其作为金属地板应用于基站天线中,可以降低天线剖面。加工和测试天线样机。设计的天线剖面高度约为0.176λc(λc表示工作频带内中心频点处对应的一个波长)。此外,天线还实现宽频带、高隔离、稳定的辐射方向图等性能,可以应用于三扇区的现代移动基站通信系统中。3.研究了差分馈电双极化天线实现宽频带性能的方法。(a)采用关于天线结构中心旋转对称的缝隙激励来给天线馈入差分信号;在主辐射贴片的正上方引入寄生贴片拓展天线的阻抗带宽,设计了基于缝隙激励的宽频带差分馈电双极化堆叠贴片天线。(b)在天线结构中引入四个寄生贴片单元来改善阻抗匹配特性,进而展宽天线的阻抗带宽;此外,通过在金属反射板上加载一个短路金属环,抑制电磁波沿着反射板表面向边缘传播,削弱天线后向辐射以及交叉极化辐射,加强天线的交叉极化比性能,研制了具有高交叉极化比特性的宽频带差分馈电双极化天线。(c)通过加载短截线,改善天线的阻抗匹配特性,进而拓宽其工作带宽;采用可以传输差分信号的集成巴伦馈电结构,提升天线在工作频带内的共模抑制性能,设计了具有高共模抑制特性的宽频带差分激励双极化天线。基于所设计的天线单元,构造了四单元差分馈电双极化天线阵列,实现优越共模抑制性能。对上述天线和阵列加工样机并进行测试,实验结果和仿真结果高度契合,证明设计方法可靠,可应用于传输差分信号的基站通信系统中。4.研制了工作在3300-3600 MHz频带内的双极化磁电偶极子天线。采用双激励的缝隙耦合馈电结构,天线在带宽内实现了良好的阻抗匹配特性。由于天线辐射模式是基于磁偶极子和电偶极子结合实现的,因而其具有很好的远场辐射性能。此外,在金属地板上引入V形翻边,进一步增强了辐射方向图的稳定性。实验结果表明,天线工作带宽可以完全覆盖目标频段,实现稳定的增益和辐射方向图性能。