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全向天线有着360°覆盖的特点,还可以使接收天线和发送天线有着较为自由的对齐位置。为了实现天线的全向覆盖,很多的天线类型都被应用,如偶极子天线、贴片天线、平面天线等。但是这些天线往往存在着带宽较窄的问题。另一方面,双极化天线有着提升信道容量以及极化分集的特点,也是4G的MIMO(多输入多输出)系统的关键技术。虽然目前5G是热点,但是应用于2G/3G/LTE频段的天线仍将在较长时间内扮演重要角色,因为这类天线的应用非常普遍而且实用。总而言之,结合了上述优点的多频段双极化全向天线的设计在移动通信的MIMO系统中具有重要的意义。本文提出了一种应用于2G/3G/LTE频段的多频段双极化全向天线,主要的工作内容包括:(1)设计了由三个WHEMS(高增益宽带的电磁结构)单元组成的水平极化全向天线。利用WHEMS单元的宽带特性,水平极化全向天线实现了 55%(1650-2900MHz)的-10dB带宽,覆盖了 3G/LTE频段。通过对WHEMS单元折叠,在整个频段内实现了小于2.5dB的圆度和2dBi左右的增益,实现了较好的全向波瓣图。(2)设计了一个改进型的单极子天线作为垂直极化全向天线。它由三个多边形辐射片组成,每个辐射片有一个短路脚接于圆形反射器上。垂直极化全向天线实现了 108%(0.8～2.7GHz)的-10dB带宽,覆盖了 2G/3G/LTE频段。垂直极化全向天线在2G和3G/LTE频段分别实现了小于2.5dB和3dB的圆度,增益分别为1.7dBi和5.5dBi左右。(3)通过对三WHEMS单元天线和改进型单极子天线进行嵌套,实现了多频段双极化全向天线。嵌套不仅未影响两个天线的性能,还使水平极化全向天线在LTE频段的增益提升了 1dBi以上,达到3.5dBi左右。该多频段双极化全向天线适用于移动通信的MIMO系统中。