应用于移动终端的平面型小型化高隔离UWB-MIMO天线研究

发布时间：2017-11-04 20:24

  本文关键词：应用于移动终端的平面型小型化高隔离UWB-MIMO天线研究

  更多相关文章： 超宽带多天线 双极化 高隔离 小型化

【摘要】：不断提高数据传输速率、增大信息容量、提高服务质量,是人们对无线通信的不懈追求。随着技术的发展,传统的通信技术越来越难以达到此目标。于是新的通信技术不断出现,其中超宽带(Ultra-Wideband,UWB)技术和多天线(Multi-input Multi-output,MIMO)技术是其中两种重要的技术手段,二者各有优缺点。人们提出将二者结合,并充分发挥二者的优势,来有效提升信息的传输速率、增大信道容量。要达到此目的,高性能的UWB-MIMO天线必不可少。要在有限空间的移动平台上安装多个超宽带天线单元构成的UWB-MIMO天线,必须解决天线单元的小型化、多单元的高隔离问题。为此,本论文针对这两方面的问题,研究了高隔离小型化UWB-MIMO天线,并设计出几种结构紧凑、且具有较高隔离度UWB-MIMO天线。首先,对UWB平面单极子天线单元的排列方式进行研究。通过电磁仿真,分别研究了两单元平行、正交和四单元平行镜像排列的UWB-MIMO天线的性能。由于单元距离较小时,平行排列的天线隔离度较低,为提高其单元间隔离度,设计了结构简单的倒T形隔离结构,使得该天线两个单元仍然保持了较好的超宽带阻抗匹配和隔离特性。在2.3-12 GHz内反射系数都小于-10 dB,隔离度提高了9 dB以上,超过了20dB的良好效果。将仿真设计的部分单极子UWB-MIMO天线进行了加工和测试,并得到了天线S参数、辐射方向图、辐射效率和包络相关系数。其次,研究设计了双极化UWB-MIMO天线,设计了天线单元,并进一步构建了结构巧妙的四单元(八端口)双极化UWB-MIMO天线。为了实现紧凑的结构,采用平面宽槽天线作为UWB天线单元,两个正交放置的共面波导端口给天线馈电,激励起相互正交的极化分量。此单元工作在3.4-11.7 GHz,且隔离度达到15 dB以上。进一步研究,设计了结构紧凑的四单元(八端口)双极化UWB-MIMO天线。通过合理设计单元间距,此多单元的UWB-MIMO天线具有与天线单元相同的阻抗匹配带宽和端口隔离度,且不同单元间的端口隔离度达到20 dB以上。通过仿真和测量,研究了天线的S参数、辐射方向图、效率和包络相关系数。结果说明,此天线具有良好的性能,可应用在实际的UWB-MIMO通信中。最后对全文工作进行了总结,并对下一步研究进行了展望。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN822

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本文编号：1140987