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　　【摘要】在传统的印刷偶极子上通过切角、向上弯折的形式来扩展偶极子的外围轮廓，并通过改变馈电开路枝节的宽度的方式来展宽天线的带宽，并将该结构应用于双极化基站天线中。研究表明，单元天线在1.50～3.38GHz范围内，VSWR<2，相对带宽达到77%，获得了较好的带宽特性；组成双极化天线后，在1.8～2.7GHz的频率范围内，天线的交叉极化比、水平面波束宽度、隔离度等指标能较好满足移动通信的要求，可以应用于移动通信系统中。

　　【关键词】印刷偶极子,基站天线,带宽

　　1引言

　　印刷偶极子天线由于具有剖面薄、重量轻、体积小、成本低、便于集成和组成阵列等优点而得到广泛的应用。带宽窄是印刷偶极子天线的主要缺点。国内外关于提高印刷偶极子天线的带宽做了许多的研究。文献[2]采用神经网络参数优化，天线的相对带宽可以达到40%；文献[3]采用馈电尺寸可调整的巴伦，可匹配不同的阻抗值，文献中采用的形式相对带宽达到40%；文献[4]采用中间馈电，相对带宽达到了41.5%，并通过周期性加载的形式，在L波段相对带宽达到47.8%，在S波段相对带宽达到15.1%；文献[5]采用双面偶极子天线，相对带宽达到了50%；文献[6]在印刷巴伦的馈线中间加入开路匹配短截线，天线的相对带宽扩展到69.3%。

　　本文在前述研究的基础上，采用切角、增加渐变和改变巴伦的匹配形式来扩展带宽，并将其应用于双极化基站天线中，研究表明该双极化天线具有较好的电特性和方向图特性。

　　2单元天线的结构与设计

　　本文所设计的天线单元如图1所示，图1（a）表示天线的正面，图1（b）表示天线的反面，单位为mm。介质板采用的是TaconicRF-30（tm），相对介电常数为3，介质板的厚度为1mm。

　　该结构采用同轴线馈电，并且通过与巴伦的连接，电流通过巴伦耦合到印刷偶极子的两个辐射臂上，实现了平衡与不平衡的转换。

　　本文在原印刷偶极子天线的基础上，做出了如下改进：

　　（1）在两辐射臂的缝隙之间进行切角，在辐射臂部分向上弯折。两种方式可以增加辐射部分上面的轮廓，使得高频谐振点右移，进而扩展天线的带宽；

　　（2）改变开路枝节的宽度，使匹配效果更好。

　　用AnsoftHFSS13.0对天线进行仿真分析，仿真结果如图2所示：

　　由图可知，在1.50～3.38GHz范围内，VSWR<2，相对带宽达到77%，具有绝对的宽带优势，优于同类型的印刷偶极子天线。

　　3双极化天线的结构与分析

　　将上述结构加上反射板，在其中一个天线的基板上端开口，另外一个基板的下端开口，组成正交45°双极化天线。

　　天线的结构形式如图3所示，单位为mm。介质板采用的是TaconicRF-30（tm），相对介电常数为3，介质板的厚度为1mm，反射板长200mm。

　　利用AnsoftHFSS13.0对天线进行建模分析，得到天线1的电性能和辐射方向图，如图4所示：

　　在1.8～2.7GHz的频率范围内，VSWR<1.5，隔离度大于28dB。从辐射方向图中可以看出，在1.7GHz、2.2GHz、2.7GHz的频点处，主极化交叉极化比大于15dB，±60°范围内大于10dB，波束宽度收敛于（65±6）°。可以应用于3G、IMT-Advanced系统中。

　　天线2与天线1具有相似的辐射特性，故在此不一一列出。

　　此双极化天线与目前常用的对称振子天线[7，8]相比，结构更简单，制作更容易。

　　4结论

　　本文在传统的印刷偶极子上进行了改进，并将该结构应用于双极化基站天线中。研究表明，通过改变印刷偶极子的外围轮廓，可以改变天线的谐振点，进而起到提高天线带宽的作用。此双极化天线具有较好的电性能和辐射性能，可以应用于3G、IMT-Advanced系统中。下一步可将该天线组成阵列，优化天线结构，以获得更好的性能。

　　参考文献：

　　[1]黄聪.一种新型的宽频带双极化基站天线[J].移动通信，2010（22）：53-57.

　　[2]HJDelgado，MHThusby.AnovelneuralnetworkcombinedwithFDTDforthesynthesisofaprinteddipoleantenna[J].IEEE-AP，2005（7）：2231-2236.

　　[3]RLLi，BPan，TWu.ABroadbandPrintedDipoleandaPrintedArrayforBaseStationApplications[J].IEEEAntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium，2008：1-4.

　　[4]QingqiangHe，BingzhongWang，JunHe.WidebandandDual-BandDesignofaPrintedDipoleAntenna[J].IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters，2008（7）：1-4.

　　[5]周占伟，杨仕文，聂在平.S波段宽带低交叉极化印刷偶极子阵列天线的设计[J].电波科学学报，2008（2）：280-283.

　　[6]江晖，李勇，王孝义，等.一种宽带印刷偶极子天线的分析与设计[A].全国微波毫米波会议论文集[C].宁波：电子工业出版社，2007：265-268.

　　[7]ZengdiBao，ZaipingNie，XianzhengZong.ABroadbandDual-PolarizationAntennaElementforWirelessCommunicationBasestation[A].IEEEAsia-PacificConf.onAntennasandPropagation（APCAP）[C].Singapore，2012：144-146.