MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)中的終端多天線設(shè)計(jì).pdf

1、盡管第三代移動(dòng)通信技術(shù)正方興未艾，新一代移動(dòng)通信技術(shù)已初露端倪。其高質(zhì)量、高速率的移動(dòng)多媒體傳輸目標(biāo)令人神往。然而，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)并非易事，傳統(tǒng)單天線收發(fā)通信系統(tǒng)顯得極其蒼白無(wú)力。即使采用常規(guī)發(fā)射分集、接收分集以及智能天線技術(shù)，同樣也不足以滿足新一代無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)大容量與高可靠性的需求?？尚业氖?，多入多出(MIMO)無(wú)線通信技術(shù)為解決該問(wèn)題提供了全新的途徑，它在無(wú)線鏈路收發(fā)兩端均采用多天線，充分開(kāi)發(fā)空間資源，在無(wú)需增加頻譜資源和發(fā)射功率的

2、情況下，成倍地提升了通信系統(tǒng)的容量與可靠性。當(dāng)然，機(jī)遇與挑戰(zhàn)總是并存的，與常規(guī)單天線收發(fā)通信系統(tǒng)相比，MIMO通信系統(tǒng)中多天線的應(yīng)用面臨著大量亟待研究的問(wèn)題。 優(yōu)異的多天線性能是MIMO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其各種優(yōu)勢(shì)的根本保障，本文以863項(xiàng)目“新型天線與分集技術(shù)研究”為契機(jī)，圍繞移動(dòng)終端多天線設(shè)計(jì)這一主題展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。本文在介紹了MIMO系統(tǒng)移動(dòng)終端天線基本理論的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了MIMO系統(tǒng)移動(dòng)終端天線的設(shè)計(jì)方法，提出了適合于MIM

3、O移動(dòng)終端的三種可穿戴式天線及三種內(nèi)置微帶貼片天線；并通過(guò)天線各參數(shù)的測(cè)量以及MIMO系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)的外場(chǎng)測(cè)試對(duì)所設(shè)計(jì)天線進(jìn)行了驗(yàn)證。 首先，本文簡(jiǎn)要回顧了研究的相關(guān)背景，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代移動(dòng)通信的發(fā)展及其所面臨的挑戰(zhàn)和急需解決的問(wèn)題的總結(jié)，了解了MIMO通信技術(shù)引入的必然性；在此基礎(chǔ)上，對(duì)MIMO移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，包括傳統(tǒng)的SISO系統(tǒng)以及智能天線系統(tǒng)向MIMO系統(tǒng)的演進(jìn)，MIMO移動(dòng)通信技術(shù)基本原理，MIMO系統(tǒng)的主要研

4、究?jī)?nèi)容和國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)。 其次，結(jié)合MIMO系統(tǒng)終端多天線設(shè)計(jì)要求，概括了現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)終端天線的主要形式及特點(diǎn)，闡述了決定多天線布局的天線分集形式，給出了分集性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)；并在此基礎(chǔ)上，提出了適合于本MIMO試驗(yàn)平臺(tái)的移動(dòng)終端多天線設(shè)計(jì)思想與技術(shù)途徑，即通過(guò)采用分集技術(shù)、改善單元天線方向圖、實(shí)現(xiàn)天線的小型化與雙極化使所設(shè)計(jì)多天線滿足MIMO系統(tǒng)的需求，在具體實(shí)施方案上，明確了外置可穿戴式天線與內(nèi)置微帶貼片天線兩種方案。

5、 接著，本文介紹了微帶天線設(shè)計(jì)及在移動(dòng)終端多天線系統(tǒng)中的應(yīng)用，概述了微帶天線的分類、優(yōu)缺點(diǎn)、分析方法及饋電方式，給出了MIMO移動(dòng)終端微帶天線小型化、雙極化的具體方案。 然后，本文重點(diǎn)介紹針對(duì)不同的適用情況，所設(shè)計(jì)的移動(dòng)終端外置可穿戴式天線與內(nèi)置微帶貼片天線。其主要包括腰帶式可穿戴天線、腰包式可穿戴天線、電抗加載的雙極化微帶貼片天線、采用高介電常數(shù)磁性材料作為介質(zhì)基片的的垂直、水平極化與±45°雙極化微帶貼片天線。通過(guò)對(duì)天線

6、各參數(shù)測(cè)量的結(jié)果分析表明，可穿戴式天線提升了分集單元數(shù)目，豐富了分集形式，降低了天線的人體吸收率(SAR)；內(nèi)置微帶貼片天線雖然占據(jù)著極小的空間，卻利用雙極化技術(shù)獲取了極化分集增益；各種天線均較好的滿足了MIMO系統(tǒng)對(duì)終端天線的要求。 最后，為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)移動(dòng)終端多天線的性能，我們將其用于MIMO系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和討論。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，所設(shè)計(jì)多天線可以獲得良好的分集效果，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)