【摘 要】
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5G技术的全面商业化具备更高的流量密度、更快的传输速率、更多的连接终端设备数量等特性。同时,由于5G技术所驱动的诸多新型业务形态都呈现出室内化的趋势,因此为适应市场功能需求,提升室内信号覆盖的空间分布特性及稳定抗干扰性能尤为重要。目前常用的室内覆盖方案包括室内基站天线以及室内分布系统两大类,前者以天线阵列的形式呈现,而后者则为合路器、室内分布天线及耦合器等多个微波器件的系统性整合。从工程技术、市场
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5G技术的全面商业化具备更高的流量密度、更快的传输速率、更多的连接终端设备数量等特性。同时,由于5G技术所驱动的诸多新型业务形态都呈现出室内化的趋势,因此为适应市场功能需求,提升室内信号覆盖的空间分布特性及稳定抗干扰性能尤为重要。目前常用的室内覆盖方案包括室内基站天线以及室内分布系统两大类,前者以天线阵列的形式呈现,而后者则为合路器、室内分布天线及耦合器等多个微波器件的系统性整合。从工程技术、市场需求及经济效益等多角度考虑,室内覆盖系统的设计须兼具高增益、宽频带、小型化及低成本等综合度量指标。本文基于上述应用目标,主要的研究内容如下:1)本文首先介绍了理论框架,综述了有关室内天线基站覆盖以及室内分布系统两种现行室内覆盖方案的典型技术,归纳了关键器件的国内外经典及前沿文献,同时对常见的天线宽频带技术进行了总结。2)针对室内分布系统,本文设计了一款工作频段为1.8-5GHz的宽带室内分布系统组件,由加载功分馈电网络的四元定向微带直线阵列以及双列四路6d B定向耦合器组成。其中,微带天线直线阵在工作频段内的增益为11-13d B,相对带宽为94%,并且使用U型反射板实现了高前后比与低剖面;定向耦合器则采用非对称多节交错耦合带状线的结构进行设计,其耦合度波纹小于0.75d B。整套室内系统组件能够兼容5G/4G/3G多个通信频段,且实现了高增益、小型化的设计要求。3)针对室内基站天线,本文基于扇形环阶梯交叉偶极子设计了一款剖面高度为0.15λL的±45°双极化宽带天线,并通过加载寄生枝节等方法引入新的谐振点拓宽了带宽。该天线工作频段为2.2-4.9GHz,覆盖了5G/4G的多个通信频段,增益大于8d B,同时达到了大于20d B的高交叉极化比;以此为基础,本文将其作为天线单元组成了2×2的均匀面阵,实现了室内覆盖系统所要求的高增益。4)基于中心加载阶梯开路枝节的双模谐振器,本文设计了一款能够覆盖5G三个商用频段（2515-2675MHz、3400-3600MHz、4800-4900MHz）的三频合路器。该合路器三个通道内回波损耗均大于10d B,插入损耗小于0.96d B,通道之间的隔离度大于25.5d B,并且引入传输零点提高通道选择性,能够很好的满足室内5G多频合路器应当的具备的小型化、高隔离和低插损要求。
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