基于金字塔變形結(jié)構(gòu)的多頻兼容MIMO天線的設(shè)計.pdf

1、近年來，由于頻譜資源稀缺對通信容量和通信速率的要求逐步提高，MIMO技術(shù)具有空間復(fù)用和空間分集特性，可以在相同帶寬和信噪比條件下提高系統(tǒng)容量，有效提高頻譜利用率。隨著集成技術(shù)的發(fā)展和新型無線通信系統(tǒng)的興起，要求終端天線能夠滿足小型化、多頻覆蓋的特點，另外還需考慮MIMO天線中多個天線單元間的互耦作用對天線性能的影響。綜上所述，設(shè)計具備多頻、小型化和高隔離度的MIMO天線具有實際意義。
　　本文主要針對WLAN/WiMAX無線通信系

2、統(tǒng)的要求和目前MIMO天線的降耦技術(shù)所存在的隔離度與耦合、小型化與增益等主要問題，提出基于金字塔變形結(jié)構(gòu)的多頻MIMO天線，綜合利用正交極化、特殊地板和中位線結(jié)構(gòu)來降低耦合，在保證正常增益的前提下提高隔離度。通過仿真和優(yōu)化重點設(shè)計了三個系列天線，并對其回波損耗、隔離度、輻射方向圖等方面進行了理論分析。論文工作主要分為以下幾個方面:
　　首先研究了基于金字塔變形的寬帶MIMO天線系列設(shè)計，將寄生單元、單極子、接地板組合設(shè)計成結(jié)構(gòu)緊湊

3、的金字塔變形結(jié)構(gòu)。對金字塔變形結(jié)構(gòu)的頂端進行組合設(shè)計使雙天線單元能共用頂端寄生單元結(jié)構(gòu)，成功地降低了天線復(fù)雜度并減小尺寸。增加方形寄生單元后天線的帶寬從4.69 GHz～6.12 GHz拓展為3.47GHz～7.55 GHz，增益從0.99 dB提高到2.23 dB。增加地板縫隙結(jié)構(gòu)后天線的隔離度參數(shù)S21的曲線整體下移，下移幅度最多達5 dB。最終天線可以工作在3.47GHz～7.55 GHz頻段，覆蓋了WLAN的5.2/5.5 GH

4、z頻段和WiMAX的3.5/5.5GHz頻段，并且在工作頻段內(nèi)S21≤-12 dB，可達到實際工程應(yīng)用需求。
　　其次進一步深入探討了基于金字塔變形的多頻MIMO天線系列的設(shè)計。在上一系列天線關(guān)鍵參數(shù)特性分析的基礎(chǔ)上，對金字塔變形結(jié)構(gòu)的三個部分都進行了改變。將頂端寄生單元由方形變?yōu)榉蛛x的等腰三角形;中部單極子輻射臂水平部分通過兩種不同電長度的彎曲枝節(jié)，實現(xiàn)雙頻工作;底端引入F形縫隙并進行結(jié)構(gòu)變形，增大了天線的隔離度，將天線的介質(zhì)基

5、板尺寸從40 mm×40 mm縮小為28 mm×28 mm，減小了天線的尺寸。對天線進行實物制作和測試，仿真和實測數(shù)據(jù)基本一致。最終天線帶寬為3.56 GHz～3.72 GHz和4.76 GHz～6.07GHz，覆蓋了WLAN的5.2/5.5 GHz頻段和WiMAX的3.5/5.5GHz頻段，并且在工作頻段內(nèi)S21≤-16.8dB，具有較好的隔離度，達到實際工程應(yīng)用需求。
　　最后提出了雙枝節(jié)多頻MIMO天線系列的設(shè)計。通過雙枝節(jié)