MIMO天線多波束形成中的控制器件研究.pdf

1、MIMO技術(shù)作為無(wú)線移動(dòng)通信領(lǐng)域及智能天線技術(shù)的重大突破，使得空間分集技術(shù)成為一種可以提高移動(dòng)通信系統(tǒng)性能的手段，在不增加帶寬的情況下可以成倍提高無(wú)線信道容量和頻譜利用率。最新的研究進(jìn)一步表明，多波束天線與MIMO技術(shù)相結(jié)合的波束分集-MIMO(BD-MIMO)有可能成為下一代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)。
　　 由于微波開(kāi)關(guān)和電控移相器在多波束控制系統(tǒng)中有著十分重要的作用，所以本文對(duì)PIN開(kāi)關(guān)、MEMS開(kāi)關(guān)、繼電器和FET模擬移相器這幾

2、種控制器件進(jìn)行了詳細(xì)研究。論文的主要工作如下:
　　 1、簡(jiǎn)述了微波開(kāi)關(guān)和移相器的基本理論，分析了PIN開(kāi)關(guān)、MEMS開(kāi)關(guān)、繼電器和FET模擬移相器的工作原理。
　　 2、為了便于利用微波電路仿真軟件進(jìn)行仿真，對(duì)兩款常用的PIN開(kāi)關(guān)(2K4E)和MEMS（RMSW100HP）開(kāi)關(guān)進(jìn)行了參數(shù)提取，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)ADS軟件建立了集總參數(shù)等效電路模型，驗(yàn)證了該開(kāi)關(guān)器件參數(shù)提取的準(zhǔn)確性和等效模型的有效性。最后在頻率可重構(gòu)天線上

3、進(jìn)行了應(yīng)用電路設(shè)計(jì)從而實(shí)現(xiàn)了天線在2.4GHz和3.6GHz兩個(gè)頻段的切換。此外，對(duì)一款商用繼電器HF696進(jìn)行了研究并將其應(yīng)用在有源一體化雙極化天線陣列中，通過(guò)控制繼電器電壓切換實(shí)現(xiàn)天線極化的轉(zhuǎn)換。
　　 3、設(shè)計(jì)完成了0°～90°和0°～360°FET模擬移相器。通過(guò)控制I、Q兩路場(chǎng)效應(yīng)管的柵極電壓可以改變兩路放大器的正交矢量信號(hào)的輸出幅度從而使得合成信號(hào)的相移量連續(xù)變化。由于移相器的兩路場(chǎng)效應(yīng)管具有放大作用，所以該模擬移相

4、器不僅可以實(shí)現(xiàn)0°～90°和0°～360°移相，而且還具有一定增益而非損耗。本文用C8051F350單片機(jī)對(duì)柵極電壓進(jìn)行控制，通過(guò)編程使單片機(jī)控制其內(nèi)部DAC輸出相應(yīng)電壓，再通過(guò)運(yùn)算放大器將該電壓轉(zhuǎn)化為移相器需要的柵極負(fù)壓。設(shè)計(jì)制作的0°～90°移相器在400MHz的工作頻帶內(nèi)(9.8GHz～10.2GHz)輸入輸出駐波比小于2∶1，相位誤差小于±2°，帶內(nèi)增益為14.2±0.8dB;0°～360°移相器在同樣的工作頻帶內(nèi)輸入輸出駐波比