小型低耦合手机MIMO天线研究

发布时间：2020-08-20 20:44

【摘要】：目前,随着手机用户及网络运营商对视、音频流等多媒体数据需求的不断增加,移动网络的数据传输速率也需要进一步提高,MIMO多天线技术应运而生。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)多天线技术是一种将多幅天线集成于同一个电路板上,并利用其进行发射和接收移动数据的多输入多输出技术。MIMO多天线技术应用于手机等小型移动终端,能够极大地提高无线通信系统的容量。然而,如何设计出满足手机隔离度要求的MIMO多天线系统是当前手机天线设计的热点和难点。论文介绍了手机MIMO天线单元之间耦合的基本原理和分析方法,描述了手机MIMO天线单元的相关性对系统性能的影响。根据天线辐射方向图和天线入射场模型,提出了一种计算天线系统包络相关系数的方法。这种方法相比S参数公式,考虑因素更加全面,不仅可以应用于手机天线的工程设计中,而且在仿真设计时也可以用来计算仿真模型的包络相关系数。基于PIFA天线单元尺寸小、重量轻、受周围环境影响小、对人体辐射伤害小等优点,分别设计了一款工作在单频和多频频段的4*4MIMO手机天线系统。单频手机天线系统利用矩形辐射贴片,采用缺陷地(DGS)结构和垂直极化,实现了天线单频段的高隔离度工作。仿真和包络相关性计算结果表明,天线单元在谐振频率处的S12小于-15d B,天线包络相关性系数小于0.1。多频手机天线系统在矩形贴片上分别加载“U”型槽和“L”型槽,同时在地板上加载“T”型缝隙,仿真和包络相关性计算结果表明,天线系统-6d B带宽覆盖GSM、DCS以及4G-LTE的高频频段,相邻天线单元之间包络相关性系数在工作频段内小于0.2,天线隔离度满足手机天线系统要求。基于单极子天线体积小、带宽大的特性,提出一种新型大带宽4*4MIMO手机天线系统。该天线系统利用多枝节及缺陷地结构,实现了天线单元的多谐振。仿真和计算结果表明,该天线系统工作在1710-2690MHZ频段,天线在工作频段的回波损耗以及隔离度能够满足手机天线的性能要求。
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN828.6

【参考文献】

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本文编号：2798425