天线作为移动通信系统当中至关重要的一个部分,其性能的优劣极大地影响着系统的性能。进入二十一世纪以来通信技术不断地更新换代,在提升通信系统各方面性能的同时也将系统的复杂度带到了一个新的高度。为了保证通信系统的正常运行,运营商对天线各方面的性能提出了非常严格的要求,同时不同的使用场景对天线各方面的要求也不尽相同。针对室内和室外通信系统的实际需求,本文首先设计了应用于室内分布系统的双极化全向天线和双极化定向天线,其次设计了应用于室外基站的基站天线单元,最后将基站天线单元组成阵列并结合差分进化算法对天线阵列进行了波束赋形。论文的研究和工作内容可以总结为下列几个部分:1.设计了一种应用于室内分布系统的新型双极化全向天线。该天线包含水平、垂直两组辐射单元,通过采用椭圆形偶极子作为辐射单元展宽了天线的带宽。水平极化单元由四个环形排列的水平印刷偶极子、馈电巴伦以及匹配电路组成,垂直极化单元则是由四个环形排列的垂直印刷偶极子和一分四的功分器构成。通过将垂直极化单元镶嵌进水平极化单元可以减小天线的半径,且水平极化单元的介质板可以用来固定垂直极化单元。此外,将垂直极化单元放置在水平极化单元所围成的环的内部可以减小垂直极化单元对水平极化单元的影响。通过这些设计实现了天线结构上的紧凑和电性能的稳定。仿真和测试结果表明该天线的两个极化在1.7-2.7 GHz频段内反射系数模值均小于-10 dB,天线的两个端口之间的隔离度在1.7-2.7 GHz频段内大于30 dB。天线的两个极化在水平面的方向图不圆度均小于2 d B,水平面交叉极化比大于25 dB,相对于水平面±30°范围内交叉极化比大于18 dB。2.设计了一种应用于室内分布系统的宽带双极化定向天线。该天线包含±45°两组辐射单元,通过采用双单元双折合偶极子作为辐射单元展宽了天线的带宽。首先,分别设计了工作在1.7-2.6 GHz和2.7-3.8 GHz的折合偶极子天线单元。其次,将设计的两个折合偶极子通过平行双线连接进行串馈得到了覆盖1.7-3.8 GHz的双折合偶极子天线单元。由于双折合偶极子H面的方向图不对称不利于信号的覆盖,因此采用两个双折合偶极子对称放置组成双单元双折合偶极子得到了对称的方向图。最后,为了实现±45°双极化辐射,将两个双单元双折合偶极子垂直放置。仿真和测试结果表明,天线的两个极化在1.7-3.8 GHz频段内反射系数模值均小于-10 dB,天线的两个端口之间的隔离度在1.7-3.8 GHz频段内大于30 d B。天线的实测增益在1.7-3.8 GHz频段内均高于8 dBi,实测的轴向交叉极化比在1.7-3.8 GHz频段内大于20 dB。3.设计了一种±45°双极化定向基站天线单元,并结合差分进化算法对该基站天线单元组成的十单元阵列进行了波束赋形优化。该双极化基站天线单元主要由两个垂直放置的环形偶极子辐射单元、金属支架以及一个U形挡板组成。采用两个环形偶极子作为基站天线的辐射单元可以有效地展宽天线的工作带宽。为了实现稳定的波束宽度天线的反射板在水平面方向带有四块相隔一定距离的垂直向上的翻边,通过调节向上翻边的高度以及反射板的大小可以有效的控制天线在水平面的波束宽度。仿真结果表明基站天线单元的两个极化在1.7-2.7 GHz频段内反射系数模值均小于-14 dB,天线的两个端口之间的隔离度在1.7-2.7 GHz频段内大于25 dB。基站天线单元的增益在1.7-2.7 GHz频段内均高于8 d Bi,工作频段内天线单元的水平面半功率波束宽度在60°-70°之间。利用该双极化基站天线单元组成十单元基站天线阵列,并结合差分进化算法对基站天线阵列进行了垂直面波束赋形优化设计,最终实现了基站天线阵列全频段内增益高于15 dBi,最大上副瓣电平低于-20 dB,下辐射区第一零点电平大于-12 dB、第二零点电平大于-15 dB和第三零点电平大于-18 dB的目标。