大規(guī)模MIMO貼片天線陣及寬頻帶印刷天線設(shè)計.pdf

1、作為新一代無線移動通信網(wǎng)絡(luò)，5G（第五代移動通信系統(tǒng)）具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更大的網(wǎng)絡(luò)容量以及更小的時延。大規(guī)模MIMO（MassiveMIMO）天線陣列技術(shù)以其在頻譜效率、能量效率及可靠性方面巨大的優(yōu)勢，已經(jīng)成為未來5G通信中最具革命性的技術(shù)之一。同時，新一代無線通信系統(tǒng)的向下兼容性對天線的寬頻帶特性也提出了更高的要求。論文緊密結(jié)合當(dāng)前無線移動通信系統(tǒng)的發(fā)展需求，以大規(guī)模MIMO貼片天線陣以及寬頻帶印刷天線為研究對象，主要取得如下研

2、究成果：
　　1.設(shè)計了一種單極化縫隙耦合饋電天線單元。首先研究了“H”形縫隙與“啞鈴”形縫隙對天線電性能參數(shù)的影響，并選擇“H”形縫隙作為天線的耦合縫隙。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種縫隙耦合饋電天線單元，通過綜合調(diào)節(jié)輻射貼片尺寸與縫隙結(jié)構(gòu)尺寸，解決了耦合縫隙與饋電帶狀線向下偏移帶來的失配問題。
　　2.設(shè)計了一種8×8大規(guī)模MIMO貼片天線陣。該天線陣采用縫隙耦合饋電的±45°雙極化天線單元組陣。天線單元由刻蝕在上層地板的兩個正

3、交放置的“H”形縫隙分別耦合激勵上層貼片來實現(xiàn)±45°雙極化輻射。通過減小貼片尺寸，引入新的調(diào)節(jié)變量，改善了貼片旋轉(zhuǎn)45°帶來的端口隔離度惡化現(xiàn)象。實測結(jié)果表明，所設(shè)計的天線陣面滿足設(shè)計要求。相比于雙極化十字交叉振子，所設(shè)計的天線陣面剖面低，結(jié)構(gòu)緊湊，便于與射頻前端集成設(shè)計，能夠很好得滿足未來5G通信系統(tǒng)的要求。
　　3.仿真設(shè)計了一種采用多貼片諧振方法展寬天線頻帶的縫隙耦合饋電天線單元。首先設(shè)計了一種具有雙層貼片實現(xiàn)單極化輻射的

4、縫隙耦合饋電天線單元，雙層貼片形
　　成兩個諧振點從而有效展寬帶寬。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種具有雙層貼片實現(xiàn)雙極化輻射的縫隙耦合饋電天線單元，重點仿真優(yōu)化了兩個輻射貼片的大小以及貼片距離地板的高度。仿真結(jié)果顯示，在3.2GHz-4.2GHz內(nèi)兩個極化端口的反射系數(shù)小于-10dB，端口隔離度優(yōu)于34dB。
　　4.設(shè)計了一種寬頻帶圓極化印刷天線。圓極化印刷天線由共面波導(dǎo)饋電，通過接在共面波導(dǎo)饋電線的兩個枝節(jié)來激勵圓極化波。實測結(jié)