多天線技術中的天線及陣列信號處理研究.pdf

1、近年來隨著各種無線通信業(yè)務和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的不斷發(fā)展，人們對移動通信質(zhì)量和傳輸速率提出了更高的要求，目前無線信道存在的多徑衰落、頻譜擁擠、噪聲干擾多普勒頻移等問題大大影響了數(shù)據(jù)速率的提高。使用多天線技術能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬情況下，可有效對抗無線信道衰落和噪聲干擾的影響，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率和信道容量。正是由于這些優(yōu)勢，目前多天線技術已經(jīng)成為移動通信研究的熱點之一，并將廣泛應用于各種移動通信系統(tǒng)中。在此背景下本文研究的

2、主要內(nèi)容包括滿足多天線系統(tǒng)要求的新型天線元和適用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的陣列信號處理技術。 第一部分，首先將蝶形縫隙天線寬頻帶和彎折縫隙天線尺寸小的優(yōu)點結合起來，通過在饋電網(wǎng)絡中加入由共面波導和槽線構成的單平面180°混合環(huán)，同時在優(yōu)化天線結構的基礎上，給出了一種共面波導饋電蝶形彎折縫隙天線形式。其次，在實現(xiàn)小型化，寬頻帶，以及改善極化純度和改善方向圖方面進行了研究。經(jīng)電磁仿真及實驗測試驗證了該天線具有小尺寸，低輪廓，寬頻帶，方向圖穩(wěn)定

3、等優(yōu)點。此外還對多天線系統(tǒng)中天線的相關性進行了研究，從輸入阻抗匹配，互耦，天線效率，極化方式，天線方向圖等幾個方面分析了天線設計中影響天線間相關特性的因素。 第二部分，傳統(tǒng)的陣列信號處理方法主要集中在對陣列輸出的信號處理算法的研究上，為簡化計算和處理方便，通常以全向陣元半波長間距的均勻直線陣列模型為基礎。考慮到多天線技術在各種應用環(huán)境下的實際情況，本文在陣列信號處理方面主要針對非傳統(tǒng)的不同陣列流形下的DOA估計方法進行了研究。在

4、對現(xiàn)有DOA估計算法研究的基礎上，分析比較了多種算法在不同實際應用情況下的估計性能，如傳統(tǒng)MUSIC算法和改進MUSIC算法在不同快拍數(shù)、不同信噪比和相干信源情況下分辨能力的比較等。研究了多種不同的陣列流形對于估計算法性能的影響，對Butler多波束天線進行了DOA估計，分析了陣列通道誤差對DOA估計算法分辨能力的影響并給出了一種校準方法，利用螺旋陣列提高陣列分辨率并削除天線柵瓣，再結合MUSIC算法實現(xiàn)了二維DOA估計等等。研究了寬帶