移动终端分集天线及其在受限空间中的接收特性研究

发布时间：2020-07-12 17:21

【摘要】：电磁波在受限空间环境中传播时,由于障碍物及分界面的存在会发生折射、反射、散射或绕射现象,从而导致多径衰落效应,严重影响移动通信电波覆盖的平稳性,进而影响通信质量。分集天线技术作为公认的能够有效克服多径衰落影响的主流技术之一,在移动通信领域得到了广泛应用。然而,目前以受限空间为应用背景的移动终端分集天线的研究很少,且大多是从发射天线角度出发来研究电波覆盖特性,很少结合受限空间环境来研究接收端分集天线的特性。同时,随着移动通信的发展,天线也更趋于集成化、小型化。因此对小型集成化移动终端分集天线进行研究,并分析其在受限空间中的电波接收特性具有重要的理论意义和实用价值。本文研究了三类典型的分集天线,包括线极化分集天线、圆极化分集天线以及超宽带方向图分集天线,进行了仿真分析和加工测试,并对其中两种天线在隧道型受限空间中的电波接收特性进行了研究,验证了天线良好的分集性能和在受限空间的电波传播特性。本文的主要工作和创新点包括以下三方面:(1)采用天线单元正交的方式设计了一种结构简单的线极化分集天线,该天线工作于5.8GHz,得益于极化正交的天然优势,端口隔离度高于23.2dB,在辐射主方向获得了-43.0dB的交叉极化,频带内包络相关系数小于0.00059,获得了良好的分集效果。在此基础上优化了馈电结构,并利用开槽的方式实现了3.5GHz和5.8GHz双频极化分集,更加具有实用性。对极化分集天线在受限空间中的分集接收特性进行研究,验证了极化分集天线对于提高受限空间中信号接收平稳性的可行性。(2)采用“E面对称切半”的方法设计了一种小型化超宽带单极子天线,并将其作为天线单元进行同向组合,设计了一种超宽带方向图分集天线,既减小了天线尺寸,又改变了辐射方向图使其具有方向图分集的效果。同时,本文对现有的去耦技术进行深入探究和分析,采用地板枝节和Y形地板槽缝相结合的混合去耦结构实现了最优的隔离效果,频带内包络相关系数满足分集天线的要求。对方向图分集天线在受限空间中的分集接收特性进行实验验证,分集效果显著,可以有效提升信号接收的平稳性。(3)利用线极化激励增加微扰的方式设计了一种宽带圆极化天线单元,该天线单元沿与天线所在平面垂直的方向分别辐射不同旋向的圆极化波,通过平面四单元正交组合以及空间立体四单元组合两种方式分别设计了两种圆极化分集天线,分集性能良好且适应性强,可满足不同环境和设备的需求。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820
【图文】：

文献,极化分集,单极子天线,线极化

非必要对文用天和天现。逡逑１．３．１极化分集天线逡逑极化分集，顾名思义就是利用同一位置、不同极化的电磁波相互独立、互不逡逑影响的特点，在接收端对不同极化的信号进行接收并合成，以弥补多径衰落的影逡逑响，从而实现信号的平稳接收，是最常用有效的分集方式［２４＿２９］。极化分集天线的逡逑设计思路主要是利用同极化的天线单元正交放置或是不同极化的天线单元组合放逡逑置，达到极化不相干的目的，从而实现极化分集。文献［２４］提出了一种小型化的四逡逑单元极化分集天线，将四个完全相同的线极化单极子天线两两垂直放置，对贴片逡逑进行Ｌ形开缝使其实现在３．５ＧＨｚ和５．７ＧＨｚ两个频段的极化分集特性，并引入金逡逑属墙和短路针的设计，分别在两个频点获得１８．４ｄＢ和２２．７ｄＢ的隔离度，如图１－１逡逑所示。逡逑文献［２５］通过一个边缘切角偏馈的单极子天线和与其平行放置的偶极子天线逡逑实现圆极化与线极化分集，如图１－１所示。逡逑

文献,极化分集,单极子天线,线极化

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逦引言逦逡逑在基站以及其他需要较大覆盖范围的场景中，全向极化分集天线？－３５］也成为逡逑了学者们研宄的热点内容。文献［３１］设计了一种宽带全向极化分集天线，通过一个逡逑由四根金属柱短路的圆形贴片设计而成的低剖面单极子天线和一个由四个相同的逡逑半波圆弧偶极子组合而成的圆环天线分别实现垂直极化和水平极化，如图１－３所示，逡逑获得了高达４０ｄＢ的隔离度。逡逑在文献Ｐ２］中，作者提出了一种多频段全向极化分集天线。水平极化部分由两逡逑块分别固定在垂直极化部分顶部和底部的圆形印刷偶极子天线实现，垂直部分由逡逑三个锥形贴片实现，并且水平极化部分与垂直极化部分相互垂直，如图１－４所示。逡逑该天线在６９０－１０３０ＭＨｚ和１．６９－３．２１邋ＧＨｚ实现水平极化，在７７０－９８０ＭＨＺ和逡逑１．７０－３．７５ＧＨＺ实现垂直极化，并具有良好的隔离度和较低的交叉极化。逡逑

【参考文献】