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MIMO系统终端天线研究与设计

孙晓玲  
【摘要】:近年来,随着通信技术的飞速发展,无线通信日益走向宽频带高速率多媒体的应用,频谱资源严重不足的问题日益严重,在这种情况下,MIMO多天线技术应运而生,成为当前的研究热点之一,MIMO系统终端天线的设计问题,正是该技术的关键问题。其中的微带天线以其体积小、重量轻、低剖面等各种优点得到了广泛的应用。 在微带天线的研究与设计中,其自身的缺点也限制了它的实际应用,例如低增益、带宽窄等问题。这就致使其方向主要集中在宽频带、多频段及多极化技术等方面。 本论文基于高频仿真软件HFSS对微带天线进行仿真优化,设计了宽频、双频以及圆极化微带天线。同时用MATLAB将圆极化天线对于MIMO系统容量的改进进行了仿真。具体包括以下几个方面: (1)综合使用共面波导馈电和曲流法,设计了N形贴片天线。该天线在谐振频率不变的情况下,带宽得到有效提高;采用缝隙加载方法,设计了“弓”形贴片天线,实现了双频段性能。同时制作了这两种天线的实物,并在实验室环境下用网络分析仪进行测量,将HFSS软件仿真结果与实际测量结果进行比较。 (2)采用切角法和正交馈电法,分别设计了E形切角和“日”形微带天线,这两种天线能够在实现圆极化工作的情况下,同时实现双频特性。根据设计制作了天线实物进行测量,将仿真结果与实测结果进仃比较。 (3)研究了圆极化微带天线在提高MIMO系统信道容量方面的应用,通过仿真、对比,验证了圆极化微带天线能有效地提高信道容量。


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