基于缺陷地结构与谐振器的紧凑型MIMO天线阵列去耦研究

发布时间：2017-09-07 11:31

  本文关键词：基于缺陷地结构与谐振器的紧凑型MIMO天线阵列去耦研究

  更多相关文章： 去耦 缺陷地结构 谐振器 MIMO天线阵 等效电路

【摘要】：移动通信技术的快速发展使得频谱资源日益短缺,如何提高频谱资源的利用率、信息传输的速率和质量等方面成为研究的热点。多输入多输出(MIMO)技术可以在不增加传输带宽和发射功率的基础上,大幅提高信道容量和传输的可靠性。近几年,随着集成电路的发展,无线终端模块的集成度越来越高,使得射频接收/发射端的尺寸越来越小,对天线的紧凑性要求越来越高,小型化成为天线主流的发展趋势。但是对于空间有限的射频终端,多天线阵列存在着强烈的电磁互耦,对天线阵的性能造成严重的影响。本论文针对紧凑型MIMO天线阵列的去耦问题,对缺陷地结构(DGS)和谐振器结构进行研究,提出基于以上两种技术的新型去耦结构,并对其在降低天线阵的电磁互耦方面的作用进行详细的分析。首先,本文阐述有关移动通信和MIMO天线的研究背景及意义,然后总结近年来使用不同方法对MIMO天线阵列进行去耦的研究情况。之后,阐述有关天线的基本理论、MIMO天线阵列的耦合理论和MIMO的相关理论。其次,本文开展基于缺陷地结构的MIMO天线阵列去耦的研究。在研究DGS工作原理的基础上,设计基于开口谐振环的单频DGS结构,提出新的双频DGS结构,通过参数研究来优化DGS的尺寸和性能,以相应工作频段的微带天线阵和单极子天线阵为例,对比研究加载DGS前后的天线阵的相关性能参数,分析结果表明所设计的缺陷地结构能够有效地降低紧凑型天线阵的电磁互耦。论文还研究了双频DGS结构的等效电路模型,并通过电路仿真与电磁仿真进行验证。最后,本文对谐振器结构在MIMO天线阵列去耦中的作用进行研究。通过对微带谐振器的基本原理和基于传输线理论的谐振条件的研究分析,设计单频工作的U型谐振器和双频工作的H型谐振器,使用这两种谐振器分别对工作在相应频段的E面耦合和H面耦合的微带MIMO天线阵列进行去耦研究。由加载谐振器结构前后的天线阵列的相关性能参数结果可知,谐振器结构对MIMO天线阵有良好的去耦作用。同时,论文综合考虑微带枝节和耦合缝隙,提出H型双频谐振器的等效电路模型,并进行电路仿真与电磁仿真的对比验证。
【关键词】：去耦 缺陷地结构 谐振器 MIMO天线阵 等效电路
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN820
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 紧凑型天线阵列去耦的研究现状9-15
• 1.3 内容安排15-16
• 2 MIMO天线基础理论及其互耦分析16-24
• 2.1 天线的主要参数16-18
• 2.1.1 天线效率16
• 2.1.2 辐射增益16-17
• 2.1.3 辐射方向图17
• 2.1.4 天线极化17-18
• 2.2 MIMO技术基础理论18-20
• 2.3 MIMO天线互耦分析20-23
• 2.3.1 MIMO天线耦合理论20-21
• 2.3.2 MIMO天线互耦的影响21-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 基于缺陷地结构的MIMO天线阵列的去耦研究24-50
• 3.1 基于缺陷地结构的单频MIMO阵列的去耦研究24-33
• 3.1.1 HCSR型的DGS微带MIMO天线阵列的去耦分析24-29
• 3.1.2 VCSR型的DGS单极子MIMO天线阵列的去耦分析29-33
• 3.2 基于缺陷地结构的双频MIMO阵列的去耦研究33-48
• 3.2.1 HCSR型的DGS微带MIMO天线阵列的去耦分析33-39
• 3.2.2 VCSR型的DGS平面MIMO天线阵列的去耦分析39-45
• 3.2.3 双频DGS结构的等效电路45-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 基于谐振器结构的MIMO天线阵列的去耦研究50-74
• 4.1 微带谐振器结构50-53
• 4.2 基于谐振器结构的单频MIMO天线阵列的去耦研究53-58
• 4.2.1 E面耦合微带MIMO天线阵列的去耦53-55
• 4.2.2 H面耦合微带MIMO天线阵列的去耦55-58
• 4.3 基于谐振器结构的双频MIMO天线阵列的去耦研究58-72
• 4.3.1 双频谐振器结构58-63
• 4.3.2 H面耦合的双频微带MIMO天线阵列的去耦63-67
• 4.3.3 E面耦合的双频微带MIMO天线阵列的去耦67-72
• 4.4 本章小结72-74
• 5 总结与展望74-76
• 5.1 本文总结74
• 5.2 工作展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-84
• 附录84-85
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录84-85
• B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利目录85
• C. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目85

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本文编号：809290