随着移动通信技术的发展,出现了新的通信模式,而基站天线的性能直接影响移动通信的质量。当前基站建设采用多制式(3G/LTE/5G)多种通信模式并存。为了满足不断接入的用户数量且有效解决站点资源短缺问题,具有宽带化、小型化和多频特性的基站天线是当前的研究热点和未来的发展趋势。因此,研究应用于5G的小型化、宽带化和多频特性基站天线具有重要的学术意义和应用价值。本文的主要研究内容如下:第一,为了实现宽带小型化,提出了一种天线设计方法,四个矩形电偶极子正交排列实现了双极化效果,对电偶极子引入切角改变了天线表面电流路径,使低频谐振往左移动,实现了天线小型化。通过设计一个Y型微带馈电结构改善了天线阻抗匹配,对电偶极子进行U型开槽,天线高频谐振点往右移动,实现了宽带化。为了改善电偶极子开槽后对低频段带来的影响,在电偶极子周围增加了四个寄生枝条,使得低频段阻抗匹配得到改善,带宽也得到拓展。该天线应用于TD-LTE/5G双频段,TD-LTE频段在2300-2700MHz,5G频段在Sub-6GHz(3300-4500MHz)。实物测试结果表明,天线实现了宽带、小型化和稳定辐射方向图的特性。第二,从电磁偶极子出发,提出了一种钻石切角型电偶极子结构和渐变式设计的Γ型馈电结构,从而增加了天线可调参数,通过这些可调参数可以改变天线口径,实现小型化,并提高天线阻抗匹配和带宽。通过引入“U型”和“H型”两种不同缝隙结构,验证了加载缝隙结构对拓展带宽有很好的效果。缝隙结构的加载对辐射方向图产生影响,通过对缝隙结构参数优化、天线剖面高度仿真和金属反射板尺寸设计,使天线形成了稳定方向图。该天线应用于N77和N79的5G双频段,低频工作在3300-4200MHz,高频工作在4400-4900MHz,实物测试结果与仿真结果基本一致,满足天线设计指标。第三,以工作在N77和N79频段的宽带小型化天线为单元,组成1×4单元天线阵列,验证了单元天线组成阵列的性能,符合阵列天线要求。通过设计一款U型金属反射板,优化天线辐射方向图,并仿真优化单元间距,实现阵列小型化效果。阵列天线具有稳定方向图、增益和高交叉计划比。综上所述,本文首先设计了一款针对TD-LTE/5G的双频段基站天线。天线采用微带印刷的方式,通过对天线馈电结构、电偶极子形状的设计,天线实现了小型化、宽带化和双频特性。然后设计了一款电磁偶极子结构的应用在N77和N79频段的双频5G基站天线。天线结构设计为钻石切角形状,使天线具有更多的可调变量。通过对天线表面进行开缝处理,增加了天线带宽,并改善了天线的阻抗特性。最后,验证了1×4单元天线阵列性能。通过对阵列单元间距、排布方式和反射板尺寸的仿真设计,阵列天线达到了设计指标。