高隔離度的小型化MIMO天線研究.pdf

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

2、振環(huán)作為天線的隔離結構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。測試結果表明，天線在5.8GHz不僅實現(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、效率以及包絡相關系數(shù)方面，均具有良好的表現(xiàn)。
　　2.研究和設計了一款應用于WLAN系統(tǒng)的小型化雙頻帶MIMO天線。該天線由兩個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)分別負責產生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，將雙頻帶降耦合問題簡化為單頻帶問題。另外，天線在低頻段的降耦合則是通過引入一條懸置金屬線來實現(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。它是該設計中唯一被額外附加的隔離結構并且對天線的匹配特性影響很小。仿真和測試結果顯示該MIMO天線的工作頻帶能夠完全覆蓋 WLAN2.4/5.2/5.8GHz的通信標準，且天線單元之間的隔離度大于20dB

4、。
　　3.研究和設計了一款工作在2.4、3.5和5.8GHz的小型化三頻帶MIMO天線。該天線由兩個三頻帶天線單元和一條Ω形金屬線組成。每個天線單元中存在一個T形單極子和兩個倒L地板枝節(jié)。單極子由微帶線直接饋電產生天線在3.5GHz的諧振，而兩個地板枝節(jié)由單極子耦合饋電分別作為天線在2.4和5.8GHz的諧振結構。其中負責2.4GHz的諧振結構同時也是MIMO天線在另外兩個高頻段的隔離結構，可以通過抑制近場輻射來降低兩天線單元之

5、間的互耦。因此，該MIMO天線在較高的兩個頻段自帶隔離特性，一個三頻帶的降耦合問題可以被簡化為單頻帶問題。另外，用一條Ω形金屬線連接兩個2.4GHz的諧振結構來中和初始耦合，有效地減小了兩個天線單元在低頻段的互耦。這條Ω形金屬線是該設計中唯一額外附加的隔離結構。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.研究和設計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的頻率范圍內均小于2。它的三阻帶特性由兩種不同類型的槽實現(xiàn)，蝕刻在輻射貼片上的兩個 C形半波長槽分別用于產生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形缺陷地結構產生中間頻段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構之間的互耦。本設計通過參數(shù)掃描

7、分析帶阻結構之間的互耦特性，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。該天線實測結果良好，適用于超寬帶系統(tǒng)。
　　5.研究和設計了一款高隔離度的小型化超寬帶MIMO天線。該天線由兩個超寬帶縫隙天線組成，整體尺寸僅有22×26mm2。作為一個雙元天線，它的體積小于大部分的單元超寬帶天線。通過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，通過一條水平的線槽抵