導語：移動通信的新型寬帶雙套筒天線研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在文章中，一種新型的可同時覆蓋2G，3G，4G移動通信的超寬帶天線被設計并制作出來。該天線綜合采用了端部加載技術和特殊的雙套筒技術。天線端部加載部分對天線輸入阻抗的虛部起到了抵消的作用，從而使天線的阻抗曲線變化平緩，達到了拓寬天線阻抗帶寬的目的。實測結果表明，在S11<-10dB條件下，該天線工作頻率范圍為0.783GHz~2.773GHz，即阻抗帶寬為3.47:1，相對帶寬為110.6%。在VSWR<1.5的條件下，該天線工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對帶寬為82.6%。同時，該天線具有水平全向的輻射特性。

關鍵詞：寬帶；移動通信；端部加載技術；雙套筒技術；全向

0引言

新的通信技術，尤其是擴頻技術、跳頻技術以及捷變頻系統需要盡可能寬的天線帶寬[1]。更大的信道容量以及更快的數據傳輸速率也同樣需要超寬帶天線作為后盾[2]。近些年來，天線設計者們設計了很多用于移動通信的寬帶天線，它們通常是貼片天線或者偶極子天線[3]，而水平全向的雙套筒天線并不多見。對于傳統套筒天線，由于其內部振子半徑到套筒半徑的突變，通常會導致阻抗匹配不夠理想，帶寬較窄。通常VSWR<2或VSWR<2.5，甚至VSWR<3[2][4]-[6]，這會帶來超過30%的電壓反射，在大功率情況下會嚴重影響系統的性能。而在VSWR<1.5的前提下，傳統套筒天線的帶寬將變得更窄，難以滿足現代通信需求。因此，基于傳統套筒天線帶寬不足的現狀及現代通信的需求，迫切需要設計出新型的匹配良好的超寬帶天線。圖1給出了該新型寬帶雙套筒天線的建模結構圖和截面圖。其中，套筒下端振子伸出的部門為端部加載部分。該天線各結構尺寸參數如表I所示。

1新型寬帶雙套筒天線的仿真與實測結果

如圖2所示，該天線綜合運用了端部加載技術和雙套筒技術[7]，在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為1.177GHz~1.851GHz，即其阻抗帶寬為1.57:1，相對帶寬為44.5%；在S11<-10dB的情況下，其工作的頻率范圍為0.796~2.773GHz，即其阻抗帶寬為3.48:1，相對帶寬為110.8%。仿真工作頻率范圍及帶寬總結如表II所示。圖2.仿真S11曲線表II新型寬帶雙套筒天線仿真工作頻率范圍及帶寬由圖3給出的在0.8GHz、1GHz、2.7GHz處的三維遠場方向圖可以看出，該天線具有與對稱振子天線相似的方向圖，即在H面具有全向的輻射特性，且在水平方向具有最大增益。圖3新型寬帶雙套筒天線的三維遠場方向圖為了驗證理論仿真的正確性，按照仿真模型尺寸加工出了工作中心頻率為1.6GHz的天線模型。加工出的實物天線如圖4所示。圖4新型寬帶雙套筒天線實物圖由圖5，新型寬帶雙套筒天線實測與仿真S11的對比曲線，可以看出，在S11<-10dB的條件下，測得該雙套筒天線的工作頻率范圍為0.783GHz~2.72GHz，即阻抗帶寬為3.47:1，相對帶寬為110.6%。其三個諧振點分別為1GHz，1.6GHz和2.5GHz。在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對帶寬為82.6%。測試結果總結如表3所示。同時，由圖5可以看出，實測曲線與仿真曲線的變化趨勢是基本一致的，從而進一步證明了該天線結構可以拓展天線帶寬的正確性。

2結論

在本文中，采用端部加載技術和雙套筒技術，設計并制作了一個可以同時覆蓋2G，3G，4G移動通信的寬帶雙套筒天線。天線端部加載部分對振子天線輸入阻抗的虛部起到了抵消的作用，從而使天線的阻抗曲線變化平緩，達到了拓寬天線阻抗帶寬的目的。對加工后的實物天線進行測試，結果表明在S11<-10dB的條件下，該天線的工作頻率范圍為0.783GHz~2.72GHz，及阻抗帶寬為3.47:1，相對帶寬為110.6%。在VSWR<1.5的前提下，其工作頻率范圍為0.86GHz~2.07GHz，即阻抗帶寬為2.41:1，相對帶寬為82.6%。該天線同時兼具傳統振子天線所具有的水平全向輻射特性。實測結果與仿真結果基本吻合，證明了端部加載技術和雙套筒技術的有效性。端部加載技術和雙套筒技術可以為寬帶天線的結構設計提供新思路，具有較高的研究價值。該天線可以同時覆蓋2G，3G，4G移動通信頻段且具有水平全向的輻射特性，適合用作移動通信中的農村話務基站天線。它解決了傳統基站天線阻抗帶寬不夠，需要多副天線來覆蓋很寬的頻率范圍，且在小空間內天線之間相互產生鄰近效應的問題，具有很高的適用性。

作者:郎少波 袁 斌 李 翀 熊 俊 付 云 梁鵬飛 單位:上海交通大學

參考文獻

[1]ThomasKG,LeninN,SreenivasanM.Wide-banddualsleeveantenna[J].IEEEtransactionsonantennasandpropagation,2006,54(3):1034-1037.

[2]XuLinQuan,RongLinLi,SeniorMember,IEEE,andManosM.Tentzeris.ABroadbandOmnidirectionalCircularlyPolarizedAntenna[J].IEEEtransactionsonantennasandpropagation,VOL.61,NO.5,May2013:943-947

[3]YuehuiCui,RongLinLi,PengWang.Anovelbroadbandplanarantennafor2G/3G/LTEbasestations[J].IEEEtransactionsonantennasandpropagation,VOL.61,NO.5,May2013:2767-2774

[4]WuW,YinY,ZhaoY,etal.Aminiaturizedlow-profileantennaforWLANcommunications[J].Microwaveandopticaltechnologyletters,2010,52(6):1384-1386.

[5]XulinQuan,RongLinLi,ManosM.Tentzeris.ANovelBroadbandOmni-DirectionalCircularlyPolarizedAntennaforMobileCommunications[C].IEEEAntennasandPropagation(APSURSI),2011:1777-1779

[6]王忍,俞鈺峰,馮建杰.一種寬帶高增益雙套筒單極子天線[J]:通信對抗,2013,32(4):43-46.

[7]BinYuan,NannanLiu,TianhaoPeng,ShaoboLang,ChongLi,TianminZeng,Astudyofdual-sleevebroadbandantennabasedonend-loadedtechnology[C],AntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium(APSURSI),2014IEEE: