MIMO天線多波束形成中的控制器件研究.pdf

1、MIMO技術作為無線移動通信領域及智能天線技術的重大突破，使得空間分集技術成為一種可以提高移動通信系統(tǒng)性能的手段，在不增加帶寬的情況下可以成倍提高無線信道容量和頻譜利用率。最新的研究進一步表明，多波束天線與MIMO技術相結合的波束分集-MIMO(BD-MIMO)有可能成為下一代移動通信的關鍵技術。
　　 由于微波開關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PIN開關、MEMS開關、繼電器和FET模擬移相器這幾

2、種控制器件進行了詳細研究。論文的主要工作如下:
　　 1、簡述了微波開關和移相器的基本理論，分析了PIN開關、MEMS開關、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行仿真，對兩款常用的PIN開關(2K4E)和MEMS（RMSW100HP）開關進行了參數(shù)提取，并在此基礎上通過ADS軟件建立了集總參數(shù)等效電路模型，驗證了該開關器件參數(shù)提取的準確性和等效模型的有效性。最后在頻率可重構天線上

3、進行了應用電路設計從而實現(xiàn)了天線在2.4GHz和3.6GHz兩個頻段的切換。此外，對一款商用繼電器HF696進行了研究并將其應用在有源一體化雙極化天線陣列中，通過控制繼電器電壓切換實現(xiàn)天線極化的轉換。
　　 3、設計完成了0°～90°和0°～360°FET模擬移相器。通過控制I、Q兩路場效應管的柵極電壓可以改變兩路放大器的正交矢量信號的輸出幅度從而使得合成信號的相移量連續(xù)變化。由于移相器的兩路場效應管具有放大作用，所以該模擬移相

4、器不僅可以實現(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單片機對柵極電壓進行控制，通過編程使單片機控制其內部DAC輸出相應電壓，再通過運算放大器將該電壓轉化為移相器需要的柵極負壓。設計制作的0°～90°移相器在400MHz的工作頻帶內(9.8GHz～10.2GHz)輸入輸出駐波比小于2∶1，相位誤差小于±2°，帶內增益為14.2±0.8dB;0°～360°移相器在同樣的工作頻帶內輸入輸出駐波比