IMT-Advanced系统,也称4G,即第四代移动通信系统,具有更大的系统容量和更高的数据速率。在慢移动和热点覆盖场景下可以达到1Gbps的峰值速率,在高速移动和广域覆盖场景下可以达到1OOMbps的峰值速率。届时,IMT-Advanced系统可以支持更广泛的业务应用,提供更高质量的通信服务。作为通信系统的特殊应用场景一高铁运行环境,由于列车的高速移动,对通信系统提出了更高的要求。为了能够解决通信系统中出现的掉话、不能正常呼叫等问题,通常在铁路沿线安装窄波束天线,以达到对铁路沿线进行链状覆盖的效果,来由此改善通信质量。窄波束基站天线作为高铁通信中一个不可或缺的部分,发挥着重要的作用。因此,研究基于IMT-Advanced系统的窄波束基站天线具有重要意义。本文首先总结了常用于基站天线的单元形式,最终采用印刷偶极子天线作为高铁天线单元,采用基于有限元的仿真软件对印刷偶极子天线单元进行仿真分析,进而确定整个设计方案。接着在印刷偶极子天线单元上,通过切角、弯折、改变巴伦宽度等形式,扩展了单元天线的带宽。仿真结果表明,该双极化天线单元在1.71-2.69GHz的频率范围内,驻波比小于1.5,隔离度大于28dB,满足通信行业标准。接着分析了单元天线的辐射方向图。结果显示,该天线单元具有较好的水平面辐射特性。接下来分析了两种实现窄波束的方法：采用带抛物柱面的反射板与水平面组阵,最终采用水平面组阵的方式来实现所需的方向图。再根据所需的增益和垂直面波束宽度,在垂直面采用6个单元来满足垂直面方向图要求。仿真结果表明,在垂直面和水平面,该阵列天线均能得到较好地辐射性能,达到了设计的要求。最后,对天线的各项指标进行综合考虑,包括驻波比、隔离度、交叉极化比、前后比、水平面波束宽度,仿真得出最优模型,完成了整个基站天线设计。