發(fā)布時間：2020-06-21 01:11

【摘要】：在無線通信飛速發(fā)展的今天,無線通信技術即將步入5G通信時代�，F下越來越多的用戶和設備消耗的數據量遠大于以往,無線網絡面臨著頻譜稀缺的問題。毫米波由于頻譜資源豐富而成為5G通信系統(tǒng)的備選頻段。介質諧振器天線(dielectric resonator antenna,即DRA)在毫米波頻段損耗較小,因此具有較大的潛在應用價值。鑒于MIMO技術能在不增加頻譜資源和天線傳輸功率的情況下,可以顯著的提高系統(tǒng)信道容量,因此成為5G通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。隨著移動通信設備的小型化發(fā)展,MIMO天線的小型化和單元間高隔離度之間的矛盾成為天線設計的難點,也成了當今的熱門課題之一。在此背景下,高隔離度的毫米波MIMO介質諧振器天線設計成為了本文的研究重點。本文的主要工作如下:(1)提出采用金屬過孔來提高E面耦合的毫米波MIMO介質諧振器天線的隔離度。通過選擇合適數量的金屬過孔以及巧妙的布置金屬過孔的位置,能夠顯著的提高天線隔離度,降低包絡相關系數,修正畸變的方向圖以及提高天線的增益。金屬過孔簡單易加工,并且不占用天線額外的空間。(2)提出采用金屬過孔來提高H面耦合的毫米波MIMO介質諧振器天線的隔離度。由于天線的電場分布隨極化的變化而變化,因此天線單元間的互耦和去耦合方案會有很大的不同。相應的金屬過孔的位置、半徑及數量都要經過重新設計。同樣的,只要在DRA單元內部合理的布置金屬過孔就能極大的提高單元間的隔離度,使DRA單元獲得良好的輻射特性。(3)提出采用加載金屬貼片的技術來提高H面耦合的毫米波MIMO介質諧振器天線的隔離度。不同于上一個工作中的去耦合方法僅局限于提高兩個天線單元間的隔離度,此方法可以應用在多個天線單元間去耦。最終我們以一副H面耦合的三單元毫米波MIMO介質諧振器天線為例,證明了此方法的有效性。金屬貼片的設計簡單且不占用天線額外的空間。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN822;TN929.5
【圖文】：

該工作具有很大的價值以及應用潛力。1.2 國內外研究現狀當前，國內外眾多研究者對天線的小型化做著不懈的努力，為的就是減少天線在整個系統(tǒng)中所占用的空間，使整個系統(tǒng)更緊湊，滿足人類對于無線通信系統(tǒng)不斷小型化和便捷化的追求。而MIMO天線之間的互耦問題隨著天線的小型化卻愈發(fā)嚴重。國內外眾多科研工作者對此問題設計了許多不同的解決方案，總的來說，提高MIMO天線隔離度的方法可以根據原理的不同大致分為三大類，以下將進行一一歸類介紹。第一類是在天線單元之間直接添加一些結構來減少兩個單元之間的表面電流以及空間輻射場的影響。例如在地板上添加縫隙[21-28]，在兩個單元之間使用諧振單元[29-32]，或者超材料[33-41]。圖 1-1(a)給出了參考文獻[22]中的MIMO天線模型示意圖，這款天線的去耦合方法就是在天線單元之間的地板上添加縫隙。Kun Wei等人巧妙的設計縫隙的形狀和大小使得

圖 1-2 天線的輻射方向圖隙在天線工作的頻段形成帶阻特性，以達到減小兩天線單元之間表面電流的減小了單元間的耦合強度。從圖 1-1(b)中可以看出，此方法可以將兩個中心個波長的貼片天線單元的隔離度從 15 dB提高到 52 dB，并且文獻當中也表能極大的減小包絡相關系數，整體實現了良好的去耦合效果�？墒谴祟愋偷囊餐瑯哟嬖谝欢ǖ谋锥�，因為地板原有的形狀被破壞，一定程度上會造成天向后泄漏。如圖 1-2 所示，在地板上添加縫隙之后，方向圖的后瓣電平明顯。通常在實際電路的設計當中應當盡量規(guī)避地面的破壞。為了避免增大天線方向圖后瓣電平，可在天線單元間使用諧振器來去耦合。]就使用了開槽互補裂環(huán)諧振器進行去耦合。圖 1-3 給出了天線結構圖，諧個中心間距為 0.25 個波長的貼片天線中間，由地板挖槽形成互補裂環(huán)形狀構

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本文編號：2723253