高隔離度的小型化MIMO天線研究.pdf

1、MIMO技術(shù)在不增加發(fā)射功率和頻譜資源的情況下，能夠成倍地提高信號(hào)傳輸?shù)乃俾屎屯ㄐ判诺赖娜萘?，在現(xiàn)代無(wú)線通信領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。MIMO天線作為MIMO系統(tǒng)的重要器件也隨之成為了當(dāng)前學(xué)術(shù)界的重要研究對(duì)象。本文圍繞高隔離度的小型化MIMO天線展開了研究，研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　　1.研究和設(shè)計(jì)了一款小型化的單頻帶MIMO天線。該天線由兩個(gè)對(duì)稱排列的單極子天線單元和蝕刻在中間地板上的一對(duì)互補(bǔ)開口諧振環(huán)組成?；パa(bǔ)開口諧

2、振環(huán)作為天線的隔離結(jié)構(gòu)由連接單極子的微帶線耦合饋電，用于降低單元間的互耦以及改善天線的匹配特性。測(cè)試結(jié)果表明，天線在5.8GHz不僅實(shí)現(xiàn)了小于-20dB的回波損耗和低于-24dB的單元間互耦，而且在輻射方向圖、增益、效率以及包絡(luò)相關(guān)系數(shù)方面，均具有良好的表現(xiàn)。
　　2.研究和設(shè)計(jì)了一款應(yīng)用于WLAN系統(tǒng)的小型化雙頻帶MIMO天線。該天線由兩個(gè)雙頻帶天線單元組成。天線單元采用 T形單極子和├形地板枝節(jié)分別負(fù)責(zé)產(chǎn)生5.5GHz和2.5

3、GHz的諧振，除此以外，├形地板枝節(jié)還能夠改善MIMO天線在高頻段5.5GHz的隔離特性，將雙頻帶降耦合問(wèn)題簡(jiǎn)化為單頻帶問(wèn)題。另外，天線在低頻段的降耦合則是通過(guò)引入一條懸置金屬線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這條金屬線能夠引入新的耦合抵消低頻段的初始耦合。它是該設(shè)計(jì)中唯一被額外附加的隔離結(jié)構(gòu)并且對(duì)天線的匹配特性影響很小。仿真和測(cè)試結(jié)果顯示該MIMO天線的工作頻帶能夠完全覆蓋 WLAN2.4/5.2/5.8GHz的通信標(biāo)準(zhǔn)，且天線單元之間的隔離度大于20dB

4、。
　　3.研究和設(shè)計(jì)了一款工作在2.4、3.5和5.8GHz的小型化三頻帶MIMO天線。該天線由兩個(gè)三頻帶天線單元和一條Ω形金屬線組成。每個(gè)天線單元中存在一個(gè)T形單極子和兩個(gè)倒L地板枝節(jié)。單極子由微帶線直接饋電產(chǎn)生天線在3.5GHz的諧振，而兩個(gè)地板枝節(jié)由單極子耦合饋電分別作為天線在2.4和5.8GHz的諧振結(jié)構(gòu)。其中負(fù)責(zé)2.4GHz的諧振結(jié)構(gòu)同時(shí)也是MIMO天線在另外兩個(gè)高頻段的隔離結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)抑制近場(chǎng)輻射來(lái)降低兩天線單元之

5、間的互耦。因此，該MIMO天線在較高的兩個(gè)頻段自帶隔離特性，一個(gè)三頻帶的降耦合問(wèn)題可以被簡(jiǎn)化為單頻帶問(wèn)題。另外，用一條Ω形金屬線連接兩個(gè)2.4GHz的諧振結(jié)構(gòu)來(lái)中和初始耦合，有效地減小了兩個(gè)天線單元在低頻段的互耦。這條Ω形金屬線是該設(shè)計(jì)中唯一額外附加的隔離結(jié)構(gòu)。該三頻段 MIMO天線覆蓋了 WiMAX的3.5GHz頻段和 WLAN的2.4/5.8GHz頻段，而且單元間的互耦低于-18dB。
　　4.研究和設(shè)計(jì)了一款具有三阻帶特性的

6、U形小型化超寬帶天線。該天線的尺寸為24×33mm2，除阻帶外，駐波比在2.8-12GHz的頻率范圍內(nèi)均小于2。它的三阻帶特性由兩種不同類型的槽實(shí)現(xiàn)，蝕刻在輻射貼片上的兩個(gè) C形半波長(zhǎng)槽分別用于產(chǎn)生3.3-3.7GHz和7.25-7.75GHz的阻帶，抑制了與Wimax、X-衛(wèi)星頻段之間的干擾。另外，采用 U形缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生中間頻段5-6GHz的阻帶，不僅消除與WLAN系統(tǒng)的干擾，而且盡可能地降低了帶阻結(jié)構(gòu)之間的互耦。本設(shè)計(jì)通過(guò)參數(shù)掃描

7、分析帶阻結(jié)構(gòu)之間的互耦特性，利用表面電流分布和等效電路圖研究天線的阻帶工作原理。該天線實(shí)測(cè)結(jié)果良好，適用于超寬帶系統(tǒng)。
　　5.研究和設(shè)計(jì)了一款高隔離度的小型化超寬帶MIMO天線。該天線由兩個(gè)超寬帶縫隙天線組成，整體尺寸僅有22×26mm2。作為一個(gè)雙元天線，它的體積小于大部分的單元超寬帶天線。通過(guò)蝕刻在兩單元之間的地板上的 T形槽，改善了天線在低頻段的匹配特性并且提高了4GHz以上頻段單元之間的隔離度。另外，通過(guò)一條水平的線槽抵