智能终端多频天线及MIMO天线的研究与设计

发布时间：2020-09-18 20:15

　　随着无线通信技术的迅猛发展,消费者对具有多种无线通信功能的智能产品需求日益增加。智能终端产品不断向小型化、多功能化、穿戴式发展,使得天线可利用的空间越来越小。此外,传统的通信技术及愈来愈紧张的频谱资源难以满足大容量、高速率的通信需求。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出)技术能在不增加发射功率和工作带宽的条件下,大幅度提高通信速率和无线信道的容量,因此该技术成为了国内外学者研究的热点,并被广泛视为第四代和第五代移动通信系统的核心技术之一。MIMO天线作为智能终端接收端与发射端的关键器件也备受关注。基于上述两点问题,本文围绕小型化、多频段、多天线等相关技术展开研究,本论文工作主要包括以下内容:1.基于单极子天线工作原理,采用多枝节加载法,提出一款小型化六频段单极子天线。通过三个不同形状与尺寸枝节的合理组合,使得天线在反射系数小于-10dB的工作带宽为:1.43~2.23GHz和2.29~2.55GHz,可应用于GPS、DCS1800、PCS1900、UMTS2100、WLAN2.4GHz和蓝牙通信频段。2.基于微带贴片天线工作原理,在对角线位置同轴馈电,并在贴片上加载两个不同尺寸的U形槽,提出一款小型化四频段微带天线。利用在接地板上开槽,调节天线的阻抗匹配,使得天线覆盖的频段为1.88~1.92GHz、2.41~2.45GHz、3.47~3.57GHz、5.19~5.30GHz,可应用于NB-IoT、WiMAX、WLAN(802.11n)通信频段。3.基于地板枝节和缝隙去耦原理,结合单极子天线多谐振模式特征,提出一款三频段四单元MIMO天线。设计一种中间开细缝Y形结构,它能够将传统的地板枝节和地板开缝两种去耦方法结合起来,同时降低金属接地板表面电流和空间波引起的耦合。通过该结构与四条矩形缝隙结合,对四单元MIMO天线进行去耦,利用这两个方法抑制不同天线单元间的耦合,使得天线在大于2.4GHz的频段隔离度均高于15dB。为了验证所设计天线的实际性能,对以上提出的三款天线进行了实物加工与测试,测试结果与仿真结果基本吻合,满足小型化智能终端设备的通信要求。
【学位单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5;TN820
【部分图文】：

结构图,环形天线,结构图

金属短路针和一个金属接地平面构成。对称的带宽，并改善其辐射方向。在辐射带和地平面益。天线为 3D 结构，尺寸为 95mm×55mm×线，能够覆盖 1.68~2.76GHz 频段，相对带宽达工作带宽内达到10.0 0.85dBi，而体积较大，了一款应用于无线广域网/长期演进(WWAN/L线。如图 1.3 所示，该天线印刷在尺寸为 120m射体总长为 158mm，约为 0.9GHz 的 0.5 长度1.5 长度。馈电点与短路点相距 20mm，用于激激发了四种谐振模式，这些谐振模式产生一个个寄生元件放置在 3D 环形辐射体上，以激发频带宽，最终覆盖 0.83~1.03GHz 和 1.7~3.78G

去耦,方法,天线单元

去耦的 MIMO 天线结构图及其 S 参数基于 EBG 结构的去耦方法地解耦的天线单元。如图 1.6 所示，在天线单元20mm 的情况下，并排在地板上开多个相同长度间隔离度均大于 20dB。文献[28]在两单元的双形槽进行去耦，U 形槽的引入使得激励端口 2 流槽进行优化，最佳长度约为波长的四分之一，证用。节90 年代有学者建议的，之后大量学者对这种结构节的原理是一样的，本质上都是利用相位相反

细缝,互耦,天线结构,枝节

图 1.6 利用三条地板细缝减小互耦的 MIMO 天线结构图生单元或地板枝节和非激励端天线也会对激励端天线产生耦合作作用的抵消原理，来提高天线单元间的耦合程度。[29]提出一种左右对称两寄生单元，来降低两单元缝隙 MIMO 天结果表明，在反射系数低于-10dB 标准频段下，隔离度均大于 2去耦效果。但天线尺寸较大，不利于应用在小型化智能终端中利用地板上 T 形枝节去耦的两单元单极子 MIMO 天线。如图天线间的隔离度，天线单元呈 90°正交放置。T 形地板枝节用于产，进一步降低相互之间的互耦作用，尤其是在 GSM850/900 频段节的尺寸，最终使得天线间的隔离度基本上在全频段高于 15d和线

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