随着物质生活水平的不断提高,人们对精神文化活动的追求与日俱增。大型场馆作为各类赛事和娱乐活动的举办场所,已经成为人们精神文化生活的重要组成部分。大型场馆举办活动的用户密度极大,通信容量极高,其通信覆盖意义重大。大型场馆的覆盖环境复杂、区域特性明显、看台用户密集。将看台和内场划分为多个小区,采用窄波束高增益定向天线是达成大型场馆深度覆盖的良好解决方案;同时,需要采用双极化的天线方案以实现4G网络的双通道收发;而且,频段上需要兼顾2G/3G/4G共存的多个系统。由此,在移动通信2G/3G/4G全频段上设计出双极化窄波束定向天线,满足大型场馆的深度覆盖,具有良好的应用前景和研究意义。针对上述需求的工程应用,本文以河北奥体中心体育场为实际覆盖对象,设计了一种双极化窄波束大型场馆天线,该天线产品具有高增益窄波束的特点,在移动通信2G/3G/4G全频段达成了大型场馆定制化的双极化覆盖要求。在该天线的设计中,本文首先采用方向图乘积原理和等效单元间距法对多种小规模单元组阵的特性进行分析,从理论上找出满足指标要求的组阵方案;接着,本文利用HFSS对阵列方案进行电磁场仿真,设计出满足要求的阵列模型;随后,本文对场馆天线的馈电网络部件进行了设计,包括功分网络和合路器。本文最后对功分网络和合路器进行了加工和实测,测量结果表明部件的电路特性较优。在此基础上,本文完成了场馆天线的整机制作,并测量了整机的电路参数和辐射参数。实测结果表明,场馆天线在低频段820-960MHz和高频段1710-2690MHz都满足设计指标要求,天线的使用效果良好。另一方面,移动通信天线必须采用介质天线罩,其介质性能与天线性能息息相关。如何高效简单地检测和确定介质的介电常数具有十分重要的实际意义。本文为此设计了一种介电常数的无损伤测量装置,并利用了变分法原理改进测量误差,编写出相应的配套测试软件。这一测量装置已经在天线产品设计过程中得到使用。