一、研究背景与意义
第五代移动通信技术（5G）作为新一代宽带无线移动通信网，将以全新的网络架构、提供相当于现有4G网络10倍的峰值速率、毫秒级的传输时延和强大的连接能力，开启物联网、智能交互的新时代。
5G 的商用已迫在眉睫，对其的研发也因为移动互联网业务和无线物联网业务的迅猛发展而被迅速推动着。相比 4G，5G 通信的流量密度、传输速率、连接终端设备数量都会有大幅度的提升；同时，5G 端到端通信的时延也要降低为原有的五分之一，而其终端的低能耗电池使用时间也有 10 倍的延长[1-3]。在 5G 通信广泛使用后，人与物之间的互通互联将会变成可能，从而也可以带来极佳的用户体验。
作为 5G 通信的重要一环，面向 5G 通信的手机与基站终端天线阵列，被认为是当前亟待解决的问题。由于现有的可用频段较为拥塞，且考虑到 5G 移动通信商用及物联网发展成熟后将会存在的大量用户，许多研究者的研究重心集中在对于毫米波频段的终端设备以及基站的天线部分的研究。毫米波天线可以分为两类，一类是传统结构的天线，如反射面、透镜、喇叭天线等；另一类是新发展起来的微带天线、行波天线、类微带集成天线。而微带天线比其他毫米波天线有更多的优点，微带天线的优点除了剖面薄、体积小、重量轻、易共形；能与有源器件和电路进行集成设计外，通过改变微带天线的结构更容易实现双频、双极化等性能。虽然微带天线也有一些缺点比如说由于结构本身的特点导致的频带窄，损耗大，并且单个微带天线的功率容量低，此外，介质板的选取对性能影响较大。但是近些年人们对如何展宽微带天线的带宽做了很多研究，并且一直是众多专家、学者研究的重点课题之一，目前也有大量的有关如何展宽微带天线带宽的文章，为我们进一步研究提供了参考。
除了对天线带宽的研究外，天线的极化特性也是衡量其性能的重要指标，良好的极化特性可以更好的捕获雷达所需要的信息，提高信号处理的可靠性。天线的极化是由天线辐射的电磁波决定的，指的是空间指定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性[4]。双极化天线，即双线极化天线。双极化天线可以同时检测到两个极化方向互相垂直的信号，并且是在互不干扰的情况下对信号进行接收；也可以同时发送两个极化方向互相垂直的信号。显然双极化天线收发的信号具有更多的信息。
综上所述，本论文所研究的面向5G双极化微带天线阵列，具有十分重要的应用价值和意义。
二、国内外发展现状
工作频段与带宽是天线的重要指标。为了频谱资源的有序利用，每一代通信技术发展之前，都需明确指定其频谱标准。基于当前通信技术现状、5G 移动通信的特点以及关键技术，为了实现系统的超宽带高速率传输，国内外关于 5G 移动通信的工作频段开展了一系列研究。文献[5-7]的研究在 28GHz 及其附近频段发现一个新的大气窗口，如图 2.1 所示，此窗口大气衰减较小，由于处在较高频率，其综合传输性能比 6GHz 时较好，十分适合小站部署的非视距（NLOS）微波回传。
图 2.1 海平面大气衰减与频率的关系
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