本文關鍵詞：緊湊型超寬帶MIMO天線的研究與設計

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【摘要】：為了滿足快速發(fā)展的電子產(chǎn)品對無線通信大容量、高速率、多功能、可靠性的需求,超寬帶多天線通信技術應運而生。作為短距離無線通信領域的主流技術,超寬帶(UWB,Ultra-wideband)技術具有著帶寬寬、傳輸速率高、功耗低、成本低、保密性好、定位精度高、抗干擾能力強等諸多優(yōu)點。另外,多輸入多輸出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)技術在發(fā)送端和接收端采用多根天線,利用空間信道的多徑特性,獲得明顯的分集增益和復用增益,從而提高無線通信系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃院皖l譜利用率,是解決現(xiàn)在頻譜資源日益緊張的有效途徑。將UWB技術和MIMO技術融合,提供UWB系統(tǒng)所需的高可靠性,有希望實現(xiàn)UWB系統(tǒng)高速穩(wěn)定遠距離傳輸。限制超寬帶MIMO技術在無線通信系統(tǒng)商用的一個重要因素是終端天線設計。隨著移動終端設備日益小型集成化,終端天線也需要盡可能小型化。而有限的天線尺寸不僅會使天線單元輻射帶寬受限,同時多天線單元端口間將產(chǎn)生耦合,信號不相關性變差。因此,超寬帶MIMO天線設計必須從天線單元小型化、寬帶化、多天線間的低耦合三方面綜合考慮。文章首先闡述了超寬帶MIMO天線研究背景與意義,分析總結了超寬帶MIMO天線的研究現(xiàn)狀。簡要介紹了天線的輻射原理以及相關性能參數(shù),系統(tǒng)概述了MIMO技術以及多天線的相關性能指標,也總結了超寬帶MIMO天線的基本設計要求。其次,文章設計了一款兩端口的微帶饋電超寬帶帶阻MIMO天線。在天線單元地板開槽以及引入L形金屬枝節(jié)實現(xiàn)了超寬帶帶阻特性,阻帶為5.1-5.9GHz。引入兩段I型去耦枝節(jié)提高天線單元端口間的隔離度。最后對天線加工測試分析,實測與仿真的S參數(shù)、信道相關系數(shù)、方向圖和增益吻合良好。最后,文章還設計了一款結構緊湊的四端口超寬帶MIMO天線。相鄰的兩超寬帶天線單元相互垂直放置,利用天線單元間不同的極化特性來改善端口間的隔離度。在此基礎上,天線背后加載了新型的類十字形隔離枝節(jié)來進一步改善天線單元端口間的隔離度。最后仿真加工測試,實測與仿真的S參數(shù)、信道相關系數(shù)、方向圖和增益各項性能均滿足設計要求,表明該四單元的超寬帶MIMO天線適用于超寬帶MIMO系統(tǒng)終端設備。
【關鍵詞】：超寬帶MIMO天線 小型化 隔離度
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN822.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 選題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.1 天線小型化研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 天線寬帶化研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 提高多天線單元隔離度方法研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.3.1 引入導體枝節(jié)去耦的超寬帶MIMO天線14-15
• 1.2.3.2 通過開槽去耦合的超寬帶MIMO天線15-17
• 1.2.3.3 引入中和線降低耦合的超寬帶MIMO天線17
• 1.2.3.4 通過合理布局降低耦合的超寬帶MIMO天線17-19
• 1.3 本文的主要工作及論文安排19-20
• 第二章 超寬帶MIMO天線理論基礎20-29
• 2.1 天線基本原理及性能參數(shù)20-25
• 2.1.1 天線的輻射原理20-21
• 2.1.2 微帶天線的工作原理21-22
• 2.1.3 天線的性能參數(shù)22-25
• 2.1.3.1 電壓駐波比、反射系數(shù)、回波損耗及S1122-23
• 2.1.3.2 輻射方向圖23
• 2.1.3.3 方向性系數(shù)、效率及增益23-25
• 2.1.3.4 天線的極化25
• 2.1.3.5 天線的工作帶寬25
• 2.2 MIMO技術簡介及相關性能參數(shù)25-28
• 2.2.1 MIMO技術簡介25-26
• 2.2.2 MIMO天線的性能指標26-28
• 2.2.2.1 端口隔離度26-27
• 2.2.2.2 相關系數(shù)27-28
• 2.3 超寬帶MIMO系統(tǒng)對天線設計要求28
• 2.4 本章小結28-29
• 第三章 兩單元的超寬帶帶阻MIMO天線設計29-43
• 3.1 引言29-30
• 3.2 天線的結構30-31
• 3.3 天線相關參數(shù)及結構分析31-38
• 3.3.1 超寬帶天線單元31-32
• 3.3.2 超寬帶天線帶阻（5.1-5.9GHz）的實現(xiàn)32-35
• 3.3.3 隔離枝節(jié)的分析35-38
• 3.3.4 天線的優(yōu)化參數(shù)結果38
• 3.4 天線的測試結果與分析38-41
• 3.4.1 天線的加工實物圖38
• 3.4.2 天線S參數(shù)的仿真值與測試值38-39
• 3.4.3 相關系數(shù)39-41
• 3.4.4 天線的輻射特性及增益41
• 3.5 本章小結41-43
• 第四章 小型化四單元超寬帶MIMO天線設計43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 天線結構43-45
• 4.3 天線參數(shù)及結構分析45-50
• 4.3.1 超寬帶天線單元45-46
• 4.3.2 地面枝節(jié)對隔離度的影響分析46-50
• 4.3.3 天線的最終尺寸50
• 4.4 天線的測試結果與分析50-54
• 4.4.1 天線的加工實物圖50-51
• 4.4.2 天線的S參數(shù)測試值51-52
• 4.4.3 相關系數(shù)52
• 4.4.4 天線的增益及輻射特性52-54
• 4.5 本章小結54-55
• 第五章 總結和展望55-57
• 5.1 本文總結55-56
• 5.2 未來工作的展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-62
• 攻碩期間取得的研究成果62-63

【參考文獻】

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本文編號：934322