新型大频率比多频天线技术研究
发布时间：2020-09-22 16:28
随着多种毫米波应用的提出,仅能工作在低频微波频段的多频天线将难以同时满足未来高速微波和毫米波无线通信应用的需求。因此研究设计可同时工作于微波和毫米波频段的大频率比多频天线对未来通信应用具有重要的实际应用价值。本文基于基片集成波导结构在远低于其截止频率的微波频段可等效成金属条带结构的这一特性,研究设计了三种新型大频率比多频天线。本文主要工作内容和创新点如下:1.研究设计一种应用于WiFi和5G通信的新型大频率比双频天线。所提出的天线在不增加原有单个天线结构体积的前提下,将工作于毫米波频段的基片集成波导缝隙阵列完全集成到工作于微波频段的环天线中。从而使得工作于毫米波频段的基片集成波导缝隙阵列与工作于微波频段的环天线共用一个天线辐射口径。本天线设计仅占用18.5 × 10 mm2区域面积,具有结构简单、集成度高、可灵活调节频率比的特性。2.研究设计一种应用于WLAN、LTE、5G通信的新型大频率比七频段天线。在毫米波频段,为了增强天线方向性以及改善阻抗带宽,本设计在基片集成波导缝隙阵列结构基础上,引入一系列寄生电偶极子单元与缝隙阵列相互耦合。在微波频段,所提出天线利用基片集成波导缝隙阵列作为主要辐射结构。设计天线仅占用了 18 ×54.5 mm2的区域面积,具有结构简单、集成度高、大频率比、高隔离的特性。3.研究设计一种应用于5G通信和超高速近远程通信Q-Linkpan标准的大频率比三频段MIMO天线。在天线设计中将工作于毫米波频段的高频MIMO天线和工作于微波频段的低频MIMO天线进行一体化集成,从而在不增大原有单个MIMO系统结构尺寸的基础上,实现可同时工作于微波、毫米波频段的性能特性。同时,MIMO天线单元中高低频信号馈入端口以及各MIMO天线单元馈电端口之间都具有高隔离度特性,MIMO信道之间相关系数满足相应设计指标(ECC0.5)。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN822
【部分图文】：
年马可尼成功进行了人类历史上的第一次无线通讯，从此人类进入了无线通信新逡逑时代。逡逑移动通信技术演进图１２逡逑ｉｆｉＧ／ｓ邋馨逡逑，＿逦ＪｆｔＢ３６／４Ｇ逡逑训《邋奶|r逦Ｅ３６邋＾ＩＭＴ－逦５０逡逑■邋．ＬＴＥ逦Ａｄｖａｎｃｅｄ逡逑■ＳＯＯＭＡ邋拳逦３Ｇ邋Ｗ邋ＬＴＥ逦？ＴＩＫＴＥ逡逑痛－７Ｄ－ＳＣ０ＭＡ逡逑赢逦２Ｇ邋攀？ＣＤＭＡ２０００逡逑ＢＯＧｋ－ｌＯＭ／＊＾逦＃ＧＭＳ逦－ＷＣＤＭＡ逡逑＿|r１Ｇ逡逑ｍ邋＊ＮＭＴ逡逑？邋鲁邋？鲁＃逡逑１９８５逦１９９５逦２０００逦２０１０逦２０１５逡逑图１．１移动通信技术演进图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１．邋Ｍｏｂｉｌｅ邋Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ逡逑２逡逑
上ＰＩＦＡ天线更易实现匹配，且ＳＡＲ值较小，性能稳定，但辐射效率与单极天线逡逑相比较低。当时天线从制作工艺ｔ主要分为两种：一种是五金弹片天线，另一种逡逑是ＦＰＣ邋（柔性电路板）天线。图１．２中展示了世界首款内置天线手机和ＰＩＦＡ天线逡逑实物图。逡逑■邋ｆＯＴＩ逡逑ＩＶ邋Ｆ邋？遍逡逑图１．２世界首款内置天线手机和ＰＩＦＡ天线实物图逡逑Ｆｉｇ．１．２．邋Ｗｏｒｌｄ＇ｓ邋ｆｉｒｓｔ邋ｂｕｉｌｔ－ｉｎ邋ａｎｔｅｎｎａ邋ｍｏｂｉｌｅ邋ｐｈｏｎｅ邋ａｎｄ邋ＰＩＦＡ邋ａｎｔｅｎｎａ逡逑（３）到了邋３Ｇ、４Ｇ时期，新研发的ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷＬＡＮ等通信系统需工作逡逑于多频段，同时用户数量也与日剧增，因此只能工作于单一频段的移动终端设备逡逑已远远不能满足通信的需求。多天线集成方案虽可实现多工作频段的要求，但不逡逑可避免地增大了天线的整体尺寸，不利于整个无线系统的集成与天线的小型化设逡逑计。为了提高系统容量，满足无线系统多工作频段以及小型化的实际需求，多频逡逑天线的研究设计显现出重要价值。逡逑３Ｇ、４Ｇ时期，为了适应无线通信技术快速发展，移动终端设备的天线形式也逡逑随之X椉樱唤鼋鼍窒抻冢玻鞘逼诘模校桑疲梁偷ゼ犹煜撸诽煜撸郏保梗撸玻保蒎澹ǎ蹋铮铮穑⑽㈠义洗ǎ停椋悖颍铮螅簦颍椋穑┨煜呖冢撸玻矗荨⑻沾商煜咭约胺煜叮ǎ樱欤铮簦┨煜叩鹊纫渤晌芯康娜鹊恪ｅ义希玻埃保澳
本文编号：2824639
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN822
【部分图文】：
年马可尼成功进行了人类历史上的第一次无线通讯，从此人类进入了无线通信新逡逑时代。逡逑移动通信技术演进图１２逡逑ｉｆｉＧ／ｓ邋馨逡逑，＿逦ＪｆｔＢ３６／４Ｇ逡逑训《邋奶|r逦Ｅ３６邋＾ＩＭＴ－逦５０逡逑■邋．ＬＴＥ逦Ａｄｖａｎｃｅｄ逡逑■ＳＯＯＭＡ邋拳逦３Ｇ邋Ｗ邋ＬＴＥ逦？ＴＩＫＴＥ逡逑痛－７Ｄ－ＳＣ０ＭＡ逡逑赢逦２Ｇ邋攀？ＣＤＭＡ２０００逡逑ＢＯＧｋ－ｌＯＭ／＊＾逦＃ＧＭＳ逦－ＷＣＤＭＡ逡逑＿|r１Ｇ逡逑ｍ邋＊ＮＭＴ逡逑？邋鲁邋？鲁＃逡逑１９８５逦１９９５逦２０００逦２０１０逦２０１５逡逑图１．１移动通信技术演进图逡逑Ｆｉｇ．邋１．１．邋Ｍｏｂｉｌｅ邋Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ逡逑２逡逑
上ＰＩＦＡ天线更易实现匹配，且ＳＡＲ值较小，性能稳定，但辐射效率与单极天线逡逑相比较低。当时天线从制作工艺ｔ主要分为两种：一种是五金弹片天线，另一种逡逑是ＦＰＣ邋（柔性电路板）天线。图１．２中展示了世界首款内置天线手机和ＰＩＦＡ天线逡逑实物图。逡逑■邋ｆＯＴＩ逡逑ＩＶ邋Ｆ邋？遍逡逑图１．２世界首款内置天线手机和ＰＩＦＡ天线实物图逡逑Ｆｉｇ．１．２．邋Ｗｏｒｌｄ＇ｓ邋ｆｉｒｓｔ邋ｂｕｉｌｔ－ｉｎ邋ａｎｔｅｎｎａ邋ｍｏｂｉｌｅ邋ｐｈｏｎｅ邋ａｎｄ邋ＰＩＦＡ邋ａｎｔｅｎｎａ逡逑（３）到了邋３Ｇ、４Ｇ时期，新研发的ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＷＬＡＮ等通信系统需工作逡逑于多频段，同时用户数量也与日剧增，因此只能工作于单一频段的移动终端设备逡逑已远远不能满足通信的需求。多天线集成方案虽可实现多工作频段的要求，但不逡逑可避免地增大了天线的整体尺寸，不利于整个无线系统的集成与天线的小型化设逡逑计。为了提高系统容量，满足无线系统多工作频段以及小型化的实际需求，多频逡逑天线的研究设计显现出重要价值。逡逑３Ｇ、４Ｇ时期，为了适应无线通信技术快速发展，移动终端设备的天线形式也逡逑随之X椉樱唤鼋鼍窒抻冢玻鞘逼诘模校桑疲梁偷ゼ犹煜撸诽煜撸郏保梗撸玻保蒎澹ǎ蹋铮铮穑⑽㈠义洗ǎ停椋悖颍铮螅簦颍椋穑┨煜呖冢撸玻矗荨⑻沾商煜咭约胺煜叮ǎ樱欤铮簦┨煜叩鹊纫渤晌芯康娜鹊恪ｅ义希玻埃保澳
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