摘要: 随着通信技术的快速发展，第五代移动通信（5G）已成为全球的热点。目前的5G系统从频段上可分为两类，一类工作频率在6GHz以下，用于远距离通信和大范围覆盖，但其频谱资源紧张且带宽有限；另一类工作在毫米波频段，具有大频谱带宽和高传输速率等特点... 展开 随着通信技术的快速发展，第五代移动通信（5G）已成为全球的热点。目前的5G系统从频段上可分为两类，一类工作频率在6GHz以下，用于远距离通信和大范围覆盖，但其频谱资源紧张且带宽有限；另一类工作在毫米波频段，具有大频谱带宽和高传输速率等特点。为同时满足上述两种频段的需求，开展微波/毫米波段的多制式兼容通信系统的研究已成为未来的发展趋势。但目前由于站址空间有限、天面资源较为紧张，多制式系统的共存问题也日益严峻。而天线作为无线系统的重要组成部分，其设计也需要能够在特定空间内实现微波、毫米波天线的高效集成。因此，微波/毫米波共口径天线已成为现代无线通信系统天线的研究热点之一。基于以上背景，本文主要研究能够实现高性能微波/毫米波双频共口径天线的方法，并设计了多款兼容微波和毫米波频段的大频比共口径天线，主要工作内容可概括如下： 1.高隔离度高口径复用率的大频比双频共口径天线：针对双频共口径天线对高隔离度和高口径复用率的需求，研究微波/毫米波段天线实现高隔离度、高口径复用率的方法。首先，采用基片集成波导（SubstrateIntegratedWaveguide，SIW）背腔缝隙天线阵列结构，对其进行复用；其中，毫米波段利用背腔缝隙天线的高次模TE310-TE130混合模式，而微波频段则利用TM10贴片辐射模式，最终实现了微波/毫米波段天线的高口径复用率(~87.5%)。其次，在微波频段采用具有滤波特性的馈电结构来提高异频天线间的隔离度，实现了超过50dB的高隔离度。通过实物测试，验证了所提出的微波/毫米波共口径天线具有高隔离度和高口径复用率的特性。该部分工作为实现高性能大频比双频共口径天线提供了具有价值的可选技术方案。 2.多功能融合的大频比双频宽带共口径天线：为进一步提升信道容量，开展了多功能融合的微波/毫米波双频宽带共口径天线的研究。首先，微波频段采用具有宽带、双极化特性的电磁偶极子天线，并利用接地共面波导（groundedcoplanarwaveguide，GCPW）馈电来提高隔离度；其次，结合部分结构复用的思想，对电磁偶极子天线中的电偶极子进行结构复用，通过在其四个偶极子臂上分别融合毫米波高次模SIW背腔贴片天线阵列，实现了毫米波段的2×2MIMO天线。同时，通过对SIW谐振腔的结构进行优化，使其能够引入两个高次模，与贴片主模同时激励，从而实现多模谐振特性，进而展宽毫米波段MIMO天线的带宽。通过实物测试，验证了所提出的微波/毫米波共口径天线能够融合宽带、双极化、MIMO等功能，且实现了较高的极化隔离度。该部分工作为实现多功能融合大频比双频共口径天线提供了具有价值的可选技术方案。 收起