移动通信系统天线的研究与设计

论文摘要

移动通信技术已成为人们生活中不可缺少的一部分。天线作为移动通信系统的无线接入设备,其性能和质量的好坏直接影响着移动通信指标的优劣。因此对基站天线和终端天线的研究具有非常重要的意义。目前,各种电磁仿真软件广泛应用,很多文献针对平面结构天线分析了不同仿真软件的特点。而大部分的基站天线都非平面结构,为了更好的设计基站天线单元,基于此类天线的软件仿真评估具有重要的实际应用价值和理论指导意义。本文基于一款应用于无线通信的双频段圆筒形天线,比较和评估了三款电磁仿真软件High Frequency Structure Simulator（HFSS）, FEKO以及Computer Simulation Technology Microwave Studio （CST MS）对此类三维立体结构天线的阻抗匹配和远场增益的仿真性能。比较结果表明HFSS和FEKO分别在阻抗匹配性能和远程增益仿真方面与测试结果吻合良好；而CST MS对阻抗匹配性能和远场增益的仿真结果均与测试结果吻合良好。MIMO（Multiple Input/Multiple Output）技术是下一代无线通信中的关键技术,在蜂窝移动通信系统中很少进行商业实现的一个重要原因是终端天线问题。本文设计了一款用于MIMO终端系统的分集天线并且对天线的关键参数和性能参数进行了深入的研究和分析。该天线结构紧凑,整体结构尺寸为16mm×60mm,在驻波比小于1.5的条件下,其工作频段是1909MHz～2636MHz,总带宽为627MHz。可以工作在UMTS （1.92GHz～2.17GHz）和WLAN （2.4GHz～2.484GHz）频段。两个分集天线间的互耦在整个工作频段低于-15dB,其中大部分低于-20dB,可以很好的实现角度分集。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 天线在移动通信系统中的地位
• 1.2 基站天线的发展现状及展望
• 1.3 终端天线的发展现状及展望
• 1.4 不同电磁仿真软件仿真比较
• 1.5 主要研究内容及内容安排
• 第二章 基站天线
• 2.1 基站天线主要性能参数及测量
• 2.2 基站天线的设置技术
• 2.2.1 下倾角设置
• 2.2.2 方向角设置
• 2.2.3 天线挂高设置
• 2.2.4 天线分集距离和隔离距离
• 2.3 天线的架设方式与电磁辐射分析
• 2.4 天线的美化
• 第三章 基站天线设计及软件质量评估
• 3.1 电磁问题数值方法原理分析
• 3.2 结合求解与设置的软件介绍
• 3.3 基站天线的模型设计
• 3.4 三种软件回波损耗仿真对比
• 3.5 三种软件仿真天线增益比较
• 第四章 MIMO终端天线设计
• 4.1 MIMO系统介绍
• 4.2 MIMO系统分集技术及性能指标
• 4.2.1 MIMO系统分集技术及分集方式
• 4.2.2 分集技术性能指标
• 4.3 MIMO终端天线研究现状
• 4.3.1 终端天线对MIMO技术的制约
• 4.3.2 终端分集天线的研究现状
• 4.3.3 设计终端分集天线的技术途径
• 4.4 一款紧凑型平面终端分集天线的设计
• 4.4.1 终端分集天线的结构
• 4.4.2 终端分集天线原理及性能仿真结果
• 4.4.3 终端分集天线的回波损耗性能的仿真与分析
• 4.4. 终端分集天线远场增益的仿真与分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文主要研究成果
• 5.2 后续工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文