随着移动通信的深入发展,越来越多的频段、制式被引入并采用,系统对各级设备提出了更高的要求。天线是无线信号的出入口,尤其面临着小型化、多频段、共口径等方面的需求。在基站天线的小型化和共口径方面,国内外众多学者开展了大量的研究,已取得重要进展,但随着天线尺寸要求的进一步缩小,各频段的电磁耦合剧增,频段间干扰严重,辐射方向图畸变,交叉极化鉴别率恶化,增益降低,遇到了技术瓶颈。本课题将研究小型化多频共口径基站天线的关键技术,对两种典型阵列布局的小型化多频基站天线进行研究分析,并针对不同阵列设计方案的瓶颈问题进行攻关,本研究课题的主要创新工作有:（一）提出了基于加载技术的小型化宽带并馈天线单元设计方法:在嵌套阵列布局下,研究了并馈低频天线单元的小型化宽带设计方法。通过在振子辐射臂引入耦合加载器,加大相邻振子辐射臂间的耦合强度引入新的谐振模式来拓展低频段天线的工作带宽,实测结果表明,所设计的天线在0.39l0×0.39l0的口径尺寸下,实现了690-960MHz宽频带工作,达到小型化和宽带化目的。以此低频天线单元为基础,成功开发了一种改进的嵌套高低频天线单元,可支持高频1.42G-2.69GHz/低频690-960MHz的宽带工作,完成了小型化嵌套高、低频天线单元的联合开发。最后,额外引入介质加载技术,进一步拓宽低频天线的工作带宽,设计出一种能够支持617-960MHz宽频工作的低频并馈天线单元,完全覆盖现阶段移动通信所有低频频谱,且口径仅有0.37l0×0.37l0,测试结果验证了所提出设计方法的有效性。（二）提出了高低频阵元间距2.5倍关系的嵌套阵列设计方法:在嵌套阵列布局下,研究了大下倾时常规整数倍高低频间距关系阵列设计方案的增益及栅瓣设计局限,提出一种高低频非整数倍间距关系阵列设计方案。通过引入一种一嵌二的宽带低频天线单元,实现了一种高低频2.5倍间距关系嵌套阵列,在打破高低频整数倍间距关系限制的同时,使得高低频天线设置具有一定的周期性,降低了天线单元设计难度,改善了大下倾时高低频天线的栅瓣和增益性能。实测结果表明,所提出阵列设计大下倾时高低频性能均衡,增益、栅瓣指标得到明显改善,综合指标最优。（三）提出了一种具有高频散射抑制特性的低频天线设计方法:在肩并肩布局下,研究了多频共口径天线小型化时高频天线辐射方向图发生失真的原因。通过对低频天线上的散射电流进行分析,提出了在低频辐射臂引入“U”形弯折结构来抑制高频散射的设计方法,设计完成了一款可以解决高频方向图失真,有“透射”高频辐射效果的低频天线辐射单元,实测结果表明天线在1.7-2.7GHz频段内均具有良好的高频“透射”效果,并在690-960MHz具有良好的电路和辐射特性。（四）提出了一种具有低频散射抑制特性的高频天线设计方法:在肩并肩布局下,研究了多频共口径天线小型化时,低频天线辐射方向图发生失真的原因。通过在高频天线单元辐射臂与支撑巴伦间引入一个LC谐振结构,截断高频天线单元上的低频散射电流,最终设计完成一款有效抑制低频方向图失真的高频天线单元,实测结果表明天线能够在消除低频方向图失真的同时在1.7-2.7GHz具有良好的电路和辐射特性。然后,通过高低频去耦天线单元的联合设计,仿真实测均验证了所提出散射抑制高低频天线单元的改善效果,高低频在各自工作频段均具有良好的阻抗带宽和稳定的方向图。所提出的高低频散射抑制设计方法将是未来2G/3G/4G和5G紧凑型多频段复杂共口径基站天线的理想选择。（五）提出了一种小型化双低频天线阵列设计方法:针对小型化双低频天线互耦严重导致的波束宽度收敛性恶化问题,提出一种功率分配比随频率可变的电桥,利用该电桥复用阵列中的一对天线阵元来收敛天线阵列的波束宽度。实测结果表明,采用该设计的双低频天线波束宽度收敛性、增益指标均有大幅度改善。本课题致力于攻克5G时代多频段共口径基站天线的小型化、宽带化、多系统间干扰、辐射方向图稳定性等问题。未来,2G/3G将逐步退网,4G和5G将长期共存并进一步演进,因此本课题的研究具有重要的应用价值和意义。