基站天线作为移动通信系统中必不可少的一部分,近二十年得到长足发展。目前基站天线的小型化、低剖面、多极化以及低成本成为近来学者们的研究热点,对此本文开展了一系列研究工作,具体如下:1)提出了一种渐开式耦合馈电的小型化基站天线,具有宽带、双极化的特点。该天线主要由垂直放置的馈电结构、一个水平的圆形辐射体和一个反射器组成,并由同轴电缆给印刷在馈电介质上的阶梯微带线馈电。通过改变阶梯微带线各部分的尺寸,改变整个水平介质的大小以及介质上四个扇形槽的大小,以及调整馈电介质上贴片的形状来拓宽该天线的阻抗带宽,改善了天线的阻抗匹配,并提高了端口间隔离度。仿真结果表明:天线在1.58GHz到2.89 GHz的工作频带内每个端口均满足|S₁₁|<-15 dB,两端口间的隔离度大于30 dB,半功率波束宽度在65°±4°的范围内,天线增益大于8.16 dB。最后将该天线组成了八单元的天线阵列,通过仿真验证其满足应用要求。2)利用AMC反射器代替传统金属反射板的方法,设计了两种低剖面双极化基站天线。其中AMC反射器均由AMC表面,金属接地平面和它们之间的空气介质组成。第一种基站天线是由正交花瓣形偶极子,馈电结构以及由7×7周期贴片单元形成的AMC反射器组成,其高度降低到了18.8mm,仿真结果表明,该天线在1.69GHz到2.71GHz的工作频带内|S₁₁|<-10 dB,并且两个端口的隔离度大于20 dB,天线增益最大可达10.1 dB。为了改善天线馈电等结构的不平衡,隔离度不够大的缺陷,对第一个低剖面双极化基站天线的结构进行了一系列的改进。通过将天线高度的稍微增加至21.6mm,简化AMC表面小单元上的设计,以及增加短路金属柱改变馈电结构使天线更加平衡等措施,使得第二个基站天线的-10 dB带宽拓展为从1.6GHz到2.95 GHz,端口间隔离度大于30 dB,并且天线有比较稳定的辐射模式和稳定的增益。3)由于双极化基站天线的方向图是研究设计基站天线时关注的一个重要指标,然而目前常见仿真设计软件一般不能直接给出这种天线在水平面和垂直面的±45?双极化方向图。为了正确获取所设计的±45?双极化基站天线辐射方向图,本文理论分析了±45?双极化基站天线方向图的合成方法,在获知球坐标中θ和φ电场分量的条件下,给出了合成场的±45?双极化分量表达式。利用CST电磁仿真软件中建立的一个基站天线方向图测量仿真模型,对该计算方法进行了验证。仿真和计算结果高度一致,证实了该计算方法的可靠性和正确性。