紧凑型MIMO天线的设计与研究

发布时间：2018-05-15 07:46

  本文选题：MIMO天线 + 宽带天线　； 参考：《华南理工大学》2014年硕士论文

【摘要】：近年来随着无线移动通信的迅猛发展，无线移动通信借以提高数据传输速率的资源——频率带宽和发射功率都已经濒临饱和。MIMO（Mutltiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）无线通信技术因为其不需要损失频率带宽和发射功率的资源就能大幅度提高信道容量和数据传输速率的巨大优势，进入了人们的视野，，并被视为4G技术（TheFourth Generation Mobile Communication System，第四代移动通信技术）的核心技术之一而受到强烈的关注。 MIMO天线作为MIMO通信系统的关键器件自然也备受关注。对于MIMO天线而言目前亟待解决的问题可以分为三类：宽带化、小型化和提高隔离度。而紧凑型MIMO天线的设计则是集中了这三类设计难点。因此紧凑型MIMO天线的设计是MIMO技术的突出问题和关键课题之一，也是4G技术中亟待解决的一环。 本文主要研究适用于移动通信中的多频或宽带紧凑型MIMO天线。通过对紧凑型MIMO天线的工作机理的分析与研究，创新性地提出四款具有良好的工作特性的多频/宽带紧凑型MIMO天线： 1.地板细缝结构的MIMO天线。本文基于地板细缝结构的工作机理，利用地板细缝结构能遏制地板表面波引起互耦的优点，创新性地将地板细缝结构应用于紧凑型MIMO天线中，从而设计了一款具有双频工作特性的MIMO天线，其中该MIMO天线的工作带宽能有效地覆盖2.5-GHz WLAN的频段和3.85-GHz WiMAX频段。 2.基于枝节加载的宽带缝隙MIMO天线。本文对枝节加载的天线单元的工作原理进行了详细地探讨，并合理推导出其等效电路。基于枝节加载的工作原理，利用枝节加载能展宽工作带宽的优点，创新性地设计出了一款基于枝节加载的二单元缝隙MIMO天线和一款基于枝节加载的四单元缝隙MIMO天线，其中该两款MIMO天线能有效覆盖2.4-GHz UMTS,2.5-GHz WLAN,2.5/3.5-GHz WiMAX和超宽带低频段部分。此外，该两款MIMO天线由于其独特的布局在没有增加任何去耦元素的情况下，仍能在小尺寸面积内达到较高的隔离度，领先于其他需要添加大结构去耦元素的去耦技术。 3.超宽带半切圆形缝隙MIMO天线。本文利用半切的方法设计了一款超宽带半切圆形缝隙天线单元，并创新性地将这一天线单元应用于MIMO天线的设计，提出了一款超宽带半切圆形缝隙MIMO天线。该MIMO天线在两天线单元间采用了地板细缝的去耦结构，使得MIMO天线在3.10GHz-10.60GHz内的超宽带工作频段均能保持较高的隔离度。
[Abstract]:In recent years, with the rapid development of wireless mobile communication, The resource by which wireless mobile communications increase data transmission rates-both frequency bandwidth and transmit power are on the verge of saturation. MIMOMU Mutltiple-Input Multiple-Output (MIMO) wireless communication technology because it does not require loss of frequency bandwidth and transmit power. Resources can greatly improve the channel capacity and data transmission rate, It is regarded as one of the core technologies of the fourth generation mobile communication technology of the fourth Generation Mobile Communication System,. As the key device of MIMO communication system, MIMO antenna has attracted much attention. For MIMO antennas, there are three problems to be solved: wideband, miniaturization and improved isolation. And compact MIMO antenna design is concentrated on these three design difficulties. Therefore, the design of compact MIMO antenna is one of the outstanding problems and key issues in MIMO technology, and it is also an urgent need to be solved in 4G technology. This paper focuses on the multi-frequency or broadband compact MIMO antennas for mobile communications. Based on the analysis and study of the working mechanism of compact MIMO antenna, four multi-frequency / wideband compact MIMO antennas with good working characteristics are proposed. 1. MIMO Antenna with finely sewn floor structure. Based on the working mechanism of floor fine seam structure and the advantage that floor fine seam structure can restrain the mutual coupling caused by surface wave of floor, this paper innovatively applies the floor fine seam structure to compact MIMO antenna. A dual-frequency MIMO antenna is designed, in which the bandwidth of the MIMO antenna can effectively cover the frequency band of 2.5-GHz WLAN and the band of 3.85-GHz WiMAX. 2. Wideband slot MIMO Antenna based on Branch loading. In this paper, the working principle of the antenna element loaded with branches is discussed in detail, and its equivalent circuit is deduced. Based on the principle of branch loading, a two-element slot MIMO antenna based on branch loading and a four-element slot MIMO antenna based on branch loading are designed. The two MIMO antennas can effectively cover the 2.4-GHz UMTS 2.5-GHz WLAN 2.5 / 3.5-GHz WiMAX and the ultra-wideband low frequency band. In addition, because of their unique layout, the two MIMO antennas can still achieve high isolation in a small area without adding any decoupling elements, leading to other decoupling techniques that need to add large structure decoupling elements. 3. UWB half-cut circular slot MIMO antenna. In this paper, an ultra-wideband half-cut circular slot antenna unit is designed by using the semi-tangent method. The antenna element is innovatively applied to the design of the MIMO antenna, and an ultra-wideband half-cut circular slot MIMO antenna is proposed. The MIMO antenna adopts the decoupling structure of floor slit between the two antenna elements, so that the MIMO antenna can keep a high isolation in the UWB operating frequency band of the 3.10GHz-10.60GHz.
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN828.6

【共引文献】

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本文编号：1891601