超寬帶（UWB）技術(shù)以其高數(shù)據(jù)速率、大帶寬等特點(diǎn)得到了大量學(xué)者的關(guān)注。而多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)通過同時(shí)在收發(fā)端使用多個(gè)天線在多個(gè)信道上傳輸數(shù)據(jù),可以提升信道容量和實(shí)現(xiàn)分集性能而減小多徑效應(yīng)的影響。近些年,學(xué)者們將UWB技術(shù)和MIMO技術(shù)結(jié)合了起來,發(fā)展成為了UWB-MIMO技術(shù)。UWBMIMO系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于短距離,高數(shù)據(jù)速率的寬帶通信中。對(duì)于UWB-MIMO天線來說,小型化,高隔離度和多陷波特性是它的三個(gè)重要的研究方向。因?yàn)樘炀�緊湊的尺寸和超寬的頻帶,將會(huì)導(dǎo)致天線單元之間產(chǎn)生較強(qiáng)的電磁耦合,同時(shí)也會(huì)受到其他窄帶信號(hào)帶來的干擾。本論文對(duì)UWB-MIMO天線的小型化,高隔離度和多陷波特性進(jìn)行了深入的研究,具體研究內(nèi)容如下:第一,研究高隔離度。針對(duì)大部分去耦結(jié)構(gòu)都工作在窄帶的問題,研究了寬頻帶去耦的工作。設(shè)計(jì)了一種基于T型地板枝節(jié)的電磁帶隙（EBG）結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)寬帶去耦的UWB-MIMO天線。該去耦結(jié)構(gòu)通過在地板上添加的T形地板枝節(jié)來減少天線在中低頻段的耦合,然后通過采用蘑菇式EBG結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高頻段的去耦。天線尺寸為50mm×35mm×1.6mm。在整個(gè)UWB頻段內(nèi),隔離度均大于20dB。第... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

利用分集技術(shù)去耦的天線

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4個(gè)L形縫隙。將L形縫隙相互垂直放置，可以有效地抑制兩個(gè)縫隙天線之間的耦合。使天線的隔離度提高了8dB。在高頻段，兩個(gè)L型縫隙上面有50歐姆饋線通過。整個(gè)結(jié)構(gòu)類似于縫隙天線，增寬了天線在高頻帶的阻抗帶寬。Luo等人在文獻(xiàn)[25]中提出了一款基于缺陷地結(jié)構(gòu)去耦的雙端口UWB-MIMO縫隙天線。該天線由兩個(gè)縫隙天線單元構(gòu)成，如圖1-2(b)所示[25]。通過在兩個(gè)單元縫隙天線的地板之間開了T型縫隙，使4-6GHz頻段的隔離度得到了提升，同時(shí)也降低了低頻段的諧振點(diǎn)，拓寬了天線低頻段的阻抗帶寬。為了降低3-4GHz的耦合度，作者在饋線頂端的地板上開了一條平行的細(xì)縫。該縫隙為耦合電流提供了另外一條的路徑，消弱了之前的部分耦合電流。從而提高了天線之間的隔離度。如表1-2所示比較了基于缺陷地結(jié)構(gòu)去耦的參考文獻(xiàn)中的天線性能。缺陷地結(jié)構(gòu)是MIMO天線中常用的去耦結(jié)構(gòu)。該方法設(shè)計(jì)簡單較易實(shí)現(xiàn)，不會(huì)增大天線尺寸。但是該結(jié)構(gòu)是在地板上開縫隙，會(huì)破壞整個(gè)地板的電流分布，從而影響天線的輻射性能。(a)(b)圖1-2利用缺陷地結(jié)構(gòu)去耦的天線。(a)文獻(xiàn)[24]中天線；(b)文獻(xiàn)[25]中天線（3）利用寄生枝節(jié)去耦寄生枝節(jié)是通過添加寄生枝節(jié)，作為反射器產(chǎn)生間接的耦合來消弱激勵(lì)天線單元產(chǎn)生的耦合。通常是在地板上添加寄生枝節(jié)來減小天線之間的耦合[28-31]。添加寄生枝節(jié)，并不會(huì)影響天線單元的設(shè)計(jì)，但是可能會(huì)加大天線的尺寸。文獻(xiàn)[28]中，Amajd等人提出一款基于F型地板枝節(jié)的高隔離度UWB-MIMO天線。如圖1-3(a)所示[28]，該天線由兩個(gè)矩形單極子構(gòu)成，通過切角來匹配超寬帶頻段的阻抗帶寬。然后在地板上添加了F形的地板寄生枝節(jié)。F形地板寄生枝節(jié)作為反射器，隔離了單元天線之間的耦合；通過添加F型地板枝節(jié)，使天線在整個(gè)

第一章緒論5表1-2基于缺陷地技術(shù)去耦的MIMO天線性能比較參考文獻(xiàn)尺寸(mm3)/材料隔離度(dB)增益(dBi)/效率(%)ECC端口[24]78×40×1.6/FR4≥18(2.4~6.55GHz)無<0.12[25]22×26×0.8/FR4≥18(3.1~10.6GHz)3.8/80~90<0.0042[26]60.2×58×1.6/FR4≥25(2.45GHz)無<0.14[27]50×40×1.59/FR4≥15(2.43~12GHz)6/83<0.0162如圖1-3(b)所示[31]，Khan等人在文獻(xiàn)[31]中設(shè)計(jì)了一款基于CSRR環(huán)去耦的UWB-MIMO天線。為了提升天線的隔離度，作者首先在兩個(gè)天線單元的地板之間添加了兩個(gè)倒L型枝節(jié)。該枝節(jié)減小了3.6-12GHz頻帶間的耦合度，原理同前面提到的F型枝節(jié)類似。另外作為寄生枝節(jié)諧振器在3.8GHz和6.8GHz產(chǎn)生了兩個(gè)諧振點(diǎn)，改善了天線的阻抗匹配。然后為了提高3.6GHz以下的隔離度，作者在地板上添加了一個(gè)互補(bǔ)諧振環(huán)（CSRR）結(jié)構(gòu)。CSRR環(huán)儲(chǔ)存了低頻能量并束縛住了地板上的電流，阻止了電流流向其他部分，提高了天線3.6GHz以下的隔離度。整體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)UWB頻帶內(nèi)的高隔離度。(a)(b)圖1-3利用寄生枝節(jié)去耦的天線。(a)文獻(xiàn)[28]中的天線；(b)文獻(xiàn)[31]中的天線表1-3基于寄生枝節(jié)技術(shù)去耦的MIMO天線性能比較參考文獻(xiàn)尺寸(mm3)/材料隔離度(dB)增益(dB)/效率(%)ECC端口[28]50×30×1.6/FR4≥20(2.5~14.5GHz)7.4(DG)/無<0.042[29]25×32×1.55/FR4≥19(3.1~10.6GHz)10(DG)/>80<0.012[30]27×47×1.6/FR4≥16(3.1~10.6GHz)5.2/無<0.012[31]23×29×1.6/FR4≥15(3~12GHz)4.7/82%<0.152


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