当前我国移动通信面临多频段、多制式和多系统共存的局面,由于基站选址困难,天面资源紧张和安装空间有限,基站天线需向着多频化、小型化和轻量化的方向发展。将多个工作在不同频段的天线共口径集成为多频共口径天线是当前和未来移动通信基站天线的优选方案。为此,本文开展了三频共口径天线研究,目标频段选定2G、3G、4G和5G制式频段,分别为低频0.69-0.96GHz、中频1.7-2.2GHz和高频4.8-5GHz,内容如下:1、提出一种三频完全共口径天线。通过将低频、中频和高频单元依次从上至下中心共轴放置形成完全共口径架构。三频共口径融合问题为:低频单元不受共口径影响,中频单元受到低频单元的辐射遮挡,高频单元同时受到低频和中频单元的辐射遮挡。提出基于扼流环和部分反射表面的融合方法解决融合问题:通过在低频单元上加载扼流环扼制低频单元上感应的中频电流,解决中频单元的辐射遮挡问题;利用部分反射表面与反射板构成Fabry-Perot谐振腔,为高频辐射提供多径反射形成正向叠加,高频辐射获得补偿,从而解决高频辐射遮挡问题;同时扼流环和部分反射表面的引入都不影响低频单元性能。对三频共口径天线进行了实物制作和测试,实测结果表明三频完全共口径天线在三个目标频段都获得了良好的辐射性能和阻抗性能。2、提出一种低中频和高频阵列的共口径天线,该天线在三频完全共口径天线的基础上将高频单元扩展为2*2的阵列形成。低频单元和中频单元面临的融合问题与在完全共口径架构下相同,但由于高频单元和其他单元相对位置改变,高频单元面临来自低频和中频单元的两重部分辐射遮挡,导致高频方向图一侧凹陷,并且两个极化的方向图在不同方向出现不同程度的凹陷。本章利用扼流环解决中频的融合问题,采用两层部分反射表面实现了高频性能恢复,同时扼流环和两层部分反射表面的引入几乎不影响低频性能。仿真和实测结果显示该方案实现了共口径下高频阵列和中频单元的性能恢复,低中频单元和高频阵列共口径天线在三个频段内均获得了良好的辐射和阻抗性能。3、提出一种三频共口径阵列并实现了其子阵。基于中低频单元和高频阵列共口径天线在中频进行阵列扩展形成“1低频+4中频+16高频”的插花式排布天线子阵,融合问题更为复杂:低频单元受到中频单元的共模电流干扰,中频单元受到低频单元部分辐射遮挡,高频单元受到低频单元和中频阵列的复杂辐射遮挡。通过在低频单元上加载两种扼流环解决中频融合问题,通过在中频阵列和高频阵列之间引入两层部分反射表面解决高频融合问题,通过给中频单元馈线加载磁环解决低频单元面临的共模干扰。实验结果表明三频共口径子阵实现了三个频段的覆盖,获得了良好的阻抗和辐射性能。本论文研究证实了基于扼流环和部分反射表面的融合方法解决三频共口径天线融合问题的可行性,为实现多频共口径天线提供了优选的技术方案。