下一代無線通信系統(tǒng)終端電磁超材料天線及MIMO系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著第四代移動通信時代的到來，移動通信系統(tǒng)的需求越來越趨于更大容量、更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的服務質(zhì)量。一方面4G通信覆蓋頻帶進一步展寬，無線終端天線的發(fā)展方向越來越趨于寬頻帶、多頻帶和高性能，而預留給天線的空間卻越來越小，天線設計的小型化問題變得尤為重要。另一方面采用多輸入和多輸出（MIMO）的通信系統(tǒng)能夠提高通信容量和信道傳輸可靠性，勢必成為最有前景的寬帶無線通信發(fā)展方向之一。對于體積有限的無線終端設備來說，在狹小的空間內(nèi)放置多個天線

2、，并確保各天線的獨立有效工作，是目前無線終端MIMO天線技術面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文通過引入超材料的設計思想，研究基于復合左右手傳輸線零階諧振的小型化天線設計、高隔離度MIMO天線設計以及加載電阻性吸波材料的終端天線降SAR問題，以實現(xiàn)手機天線的多頻帶、小型化、高性能等。
　　文章首先介紹了超材料的基礎理論，包括左手材料的原理以及其獨特的電磁特性，推導了左手材料中的電磁傳播特性。接著分析了復合左右手傳輸線(CRLH-TLs)及其等效電

3、路模型，詳細介紹了復合左右手傳輸線的實現(xiàn)、應用和零階諧振特性；同時重點介紹了MIMO技術的基本原理和天線比吸收率SAR的定義和標準，介紹了終端設備SAR值測試的基本環(huán)境。
　　其次設計了一款覆蓋LTE頻段的新型智能手機終端天線。通過應用零階諧振原理在天線設計中加載等效左手電容、左手電感結構和引入地回路電流的方法，實現(xiàn)了天線的小型化、高性能設計。該天線頻帶覆蓋LTE747/GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMT

4、S/LTE2300/2600，具有較好的輻射特性，較高的輻射效率和增益，能夠滿足LTE智能移動終端的設計要求。文中對該天線的工作特性給出了詳細分析，同時進行了加工測量，實測結果顯示加工的天線與仿真結果吻合，該零階諧振天線具有小型化和高性能的優(yōu)點。
　　接下來文章介紹了幾種MIMO天線的去耦方法，能夠提高天線單元間的隔離度。以一款零階諧振天線為單元，構造四單元MIMO天線系統(tǒng)，討論四種不同擺放位置情況下天線單元之間的耦合情況。選取兩