寄生天线阵列的快速波束控制

发布时间：2020-08-15 19:08

【摘要】：毫米波通信和多天线系统可以解决通信系统中频谱资源匮乏和系统容量短缺的问题,同时也面临很多挑战。毫米波的高频段短波长使多天线系统应用在移动终端成为可能,但是毫米波的路径损耗较大多天线系统不适合应用在电池容量有限、体积小的便携移动终端。为了解决多天线系统的局限性,本文将寄生天线阵列作为模型,研究了寄生天线阵列的快速波束控制问题。寄生天线阵列具有结构简单、天线阵列体积小、功耗低、硬件复杂度低、方向性强等特点。根据寄生天线阵列中寄生振子连接负载类型,寄生天线阵列的波束控制可以分为自适应波束控制和固定码本波束控制两大类。本文首先针对自适应波束成形的算法研究,提出了阻抗匹配与凸优化结合和改进最小方差无失真估计两种算法,通过自适应更改寄生振子连接的负载阻抗大小,改变天线阵列的权重向量取值,增加约束条件使得算法收敛并且快速趋于最优解,实现在较少的迭代次数范围内将波束指向期望方向同时在干扰方向置零,提高了信噪比和波束增益,达到快速波束控制的效果。自适应波束成形虽然能够达到快速波束成形的效果,但是两种算法复杂度较高,而固定码本控制方法相对简单。本文提出了寄生振子负载状态组合的方法设计码本,实现固定码本波束控制。研究过程分为三步,即最基本的坐标轴指向码本、五根的天线阵列的码本、七根天线阵列码本。码本状态实现5个、16个、64个的变化,通过逐步递进的方式实现细化波束控制的角度的目的。固定码本控制天线结构简单,码本容易实现,通过预先设定的码本,能实现天线阵列的准确且快速的波束控制。最后将寄生天线阵列的两种波束控制方法进行对比得出结论。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN820
【图文】：

图 4-2 码本 0000 波束方向图束方向图 图 4-4 码正向的寄生振子负载开关导通，其他为 0010 对应的波束方向图，波束方向作为反射器，影响波束的方向，仿真

图 4-3 码本 0001 波束方向图 图 4-4 码本 0010 波束方向图图 4-4 表示 y 轴正向的寄生振子负载开关导通，其他方向的寄生振子的负载开关断开，即码本为 0010 对应的波束方向图，波束方向图的主瓣方向为o90此时短路的寄生振子作为反射器，影响波束的方向，仿真结果和理论结果相符图 4-5 码本 0100 波束方向图 图 4-6 码本 1000 波束方向图

图 4-3 码本 0001 波束方向图 图 4-4 码本 0010 波束方向图图 4-4 表示 y 轴正向的寄生振子负载开关导通，其他方向的寄生振子的负载开关断开，即码本为 0010 对应的波束方向图，波束方向图的主瓣方向为o90此时短路的寄生振子作为反射器，影响波束的方向，仿真结果和理论结果相符图 4-5 码本 0100 波束方向图 图 4-6 码本 1000 波束方向图

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本文编号：2794521