【摘要】：隨著移動通信的快速發(fā)展,已全面部署的4G和即將到來的5G都勢必面臨著頻譜利用率低及信道容量不足等諸多問題,傳統(tǒng)宏基站逐漸難以滿足上述需求,而采用小體積的微基站作為其補充設備可有效地改善目前狀況。作為移動通信中不可或缺的部件,天線在微基站系統(tǒng)的運行中起著決定性作用。同時,多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技術(shù)的應用使得天線在保證小型化的同時,需要滿足更高的隔離度要求才能使得整個系統(tǒng)中天線單元獨立正常工作。因此,研究具有小型化、高隔離度、寬頻帶等優(yōu)良性能的微基站MIMO天線有著相當重要的價值。本論文的主要內(nèi)容概述如下:1.為解決當前微基站MIMO天線所面臨的耦合問題,設計一款加載超表面隔離墻的雙極化微基站天線。該天線利用雙極化天線作為MIMO天線單元以實現(xiàn)單元端口的高隔離特性,同時利用磁耦合饋電網(wǎng)絡及底部感性圓槽來調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配,保證天線具有足夠的工作帶寬;此外,MIMO天線單元間加載了單層凹字形閉環(huán)超表面隔離墻結(jié)構(gòu),利用其頻率選擇特性,在工作頻段內(nèi)對天線單元間產(chǎn)生的空間波起到抑制作用,有效地提高了天線單元的隔離性能。2.為進一步提高MIMO天線單元端口性能,保證天線組陣后具有較高的隔離度,研究設計了一款±45°微基站MIMO天線,該天線具有結(jié)構(gòu)緊湊、高隔離的特點。通過采用磁耦合饋電網(wǎng)絡及地板“H”型槽提高天線單元端口的隔離,利用曲流技術(shù)增加天線帶寬;在對天線單元進行組陣時,采用雙層不對稱超表面隔離墻結(jié)構(gòu)及矩形槽結(jié)構(gòu)分別抑制單元間空間波及地表面波的干擾,從而提高單元隔離度。仿真與測試結(jié)果顯示在工作頻帶2.5GHz-2.7GHz內(nèi),MIMO天線單元各端口的反射系數(shù)均小于-15dB,且隔離度均大于30dB,保證了單元結(jié)構(gòu)獨立工作。3.為了更進一步滿足天線小型化、寬帶化發(fā)展的趨勢,在前兩章基礎上,設計了一款寬帶微基站MIMO天線。該天線利用對稱磁耦合饋電網(wǎng)絡對輻射貼片進行饋電,提高了天線的穩(wěn)定性;通過引入寄生方形貼片,改善了天線的輻射特性及隔離度。仿真及測試結(jié)果顯示在工作頻帶2.45GHz-2.8GHz內(nèi),該天線的阻抗匹配程度良好且兩端口隔離度大于30dB;此外,在對天線單元進行組陣時,通過加載單層凹字形閉環(huán)超表面隔離墻,利用其對空間波的抑制特性,很好地達到了降低MIMO天線單元間耦合的目的。
【圖文】：

圖 1.1 2013-2018 年移動寬帶（3G/4G）用戶發(fā)展情況圖 1.2 2013-2018 年移動電話基站發(fā)展情況微基站通過利用現(xiàn)有的宏站網(wǎng)絡資源，對覆蓋范圍內(nèi)的基站和終端信號進行放大重發(fā)，，以實現(xiàn)立體化全方位移動通信信號的覆蓋網(wǎng)絡，可以有效覆蓋網(wǎng)絡信號盲區(qū)，擴大基站的覆蓋范圍，提高通信系統(tǒng)的質(zhì)量。此外，微基站的小型化特征使得安裝及遷移變得容易，也改善了基站的美觀度，更容易被人們所接受�，F(xiàn)如今微基站主要用于覆蓋室外盲區(qū)及大型商場等人群密集的室內(nèi)區(qū)域，彌補了宏基站所面臨的困難[11-13]。同時，由于國內(nèi)網(wǎng)絡需要達到更深層次的覆蓋，微基站基于其靈活的特性將被更多的應用于 5G 通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡建設及優(yōu)化中。此外，在通信系統(tǒng)中，電磁波的傳播過程會因受到大型障礙物的阻擋而發(fā)生多次折射、反射現(xiàn)象，最終與直射信號在信號接收機端相互疊加。此類多徑效應產(chǎn)生的過程中，電磁波經(jīng)由不同路徑到達會導致各分信號相位不一致和具有時變性，信號能量會出現(xiàn)衰減，且由于時延不同，導致信號誤碼的情況的產(chǎn)生，對數(shù)字通信產(chǎn)

圖 1.1 2013-2018 年移動寬帶（3G/4G）用戶發(fā)展情況圖 1.2 2013-2018 年移動電話基站發(fā)展情況微基站通過利用現(xiàn)有的宏站網(wǎng)絡資源，對覆蓋范圍內(nèi)的基站和終端信號進行放大重發(fā)，以實現(xiàn)立體化全方位移動通信信號的覆蓋網(wǎng)絡，可以有效覆蓋網(wǎng)絡信號盲區(qū)，擴大基站的覆蓋范圍，提高通信系統(tǒng)的質(zhì)量。此外，微基站的小型化特征使得安裝及遷移變得容易，也改善了基站的美觀度，更容易被人們所接受�，F(xiàn)如今微基站主要用于覆蓋室外盲區(qū)及大型商場等人群密集的室內(nèi)區(qū)域，彌補了宏基站所面臨的困難[11-13]。同時，由于國內(nèi)網(wǎng)絡需要達到更深層次的覆蓋，微基站基于其靈活的特性將被更多的應用于 5G 通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡建設及優(yōu)化中。此外，在通信系統(tǒng)中，電磁波的傳播過程會因受到大型障礙物的阻擋而發(fā)生多次折射、反射現(xiàn)象，最終與直射信號在信號接收機端相互疊加。此類多徑效應產(chǎn)生的過程中，電磁波經(jīng)由不同路徑到達會導致各分信號相位不一致和具有時變性，信號能量會出現(xiàn)衰減，且由于時延不同，導致信號誤碼的情況的產(chǎn)生，對數(shù)字通信產(chǎn)
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TN822

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本文編號：2705126