移动通信中MIMO阵列技术研究

发布时间：2020-03-26 07:30

【摘要】：随着现代无线通信技术的飞速发展,通信业务已经成为了人们日常工作和生活中不可缺少的部分,并且,人们对于业务的质量要求也越来越高。为了满足人们日益增长的通信需求,同时为了适应无线通信的飞速发展,多种无线通信技术应运而生,其中应用最为广泛的就是多输入多输出(Multi-input and Multi-output,MIMO)无线通信技术。运用这种新型技术,可以有效的提高信道容量,提高数据传输速率,提高频谱利用率。但是由于在MIMO技术中天线数量的增加,天线之间强烈的耦合会影响每个天线单元的工作性能,为此需要保证MIMO阵列中各个天线单元的耦合较小来实现天线阵列良好的工作状态。本文对MIMO无线通信技术中的一些基础理论进行了研究与探讨,并在此基础上对MIMO阵列中的去耦以及相关阵列技术进行了研究。论文的主要内容如下:第一章介绍了MIMO技术目前的发展状态以及新的进展,对国内外的研究现状进行了总结,并对文本的主要工作进行了概括。第二章介绍了MIMO技术中的一些基本理论与分析,包括天线的基本参数,MIMO天线阵列互耦等相关知识理论。第三章介绍了一款低剖面双极化四单元的MIMO天线阵列。通过采用超材料结构来降低天线的剖面,通过加载功分器实现天线阵列的馈电,通过加载平面隔离枝节与空间隔离枝节来提高各端口的隔离度,最终实现了该MIMO阵列在2.5GHz-2.7GHz的频段内实现良好的匹配,各端口的反射系数均在-12dB以下,并且各个端口的隔离度均在-25dB以下。第四章介绍了一款小型化四单元的端射MIMO天线阵列。通过采用三阶金属化脊的结构来增加天线带宽,通过引向器与上层介质来改善天线阵列的辐射方向,最终实现了该MIMO阵列在10GHz-18GHz的频段内达到良好的工作状态,各端口的反射系数均在-10dB以下,并且通过调节各个端口的相位,能够实现阵列的波束偏,实现端射MIMO阵列的波束扫描。第五章对本文进行了简要的总结与概括,提出了目前工作的不足,并对当下新一代移动通信技术提出了自己的看法。
【图文】：

例如应用于航天飞行器中时需要使用圆极化的天线，而应用在移动通信系统中时则需要使用线极化天线，一般来说选取线极化方式中的垂直极化。图2.1 天线极化的几种方式2.1.5 天线的散射参数MIMO 阵列中天线作为重要的元器件，一般常用 S 散射参数网络对其进行分析。

提高了天线间的隔离度，但是这种方法需要天线本身为线极化天线，这就对该方法的应用场景有了一定的限制。文献[29]中便使用这种方法来排布天线。图2.3 极化分集 MIMO 天线的结构与结果如图2.3所示。该结构为两个线极化天线垂直放置，保证了天线极化方式的正交，，相比于平行放置，该种放置方式能够最大程度上的提高天线间的隔离度。2.3.2 缺陷地结构缺陷地结构（DefectedGroundStructure,DGS），即利用在天线地板上蚀刻合适的结构来达到去耦的目的。该结构的原理是由于缺陷地结构相当于一个 LC 谐振电路，其可以在某一谐振频点发生振荡。当天线地板上流过该谐振频点的电流时，在蚀刻的结构附近会谐振，形成能量滞留，这就减少了邻近天线单元之间的能量耦合，从而达到去耦的目的。文献[13]中便利用了两种缺陷地结构，在两个并排排列的天线单元之间形成了谐振电路
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2601158