MIMO双极化基站端多天线的研究

论文摘要

随着移动通信业务在容量和质量上的不断升级,工作频带在移动通信中已经是非常拥挤。因此,要求采用先进的技术有效地利用有限的频率资源,以此来满足高速率、大容量的业务需求;同时还要克服高速数据在无线信道下的多径衰落。MIMO技术就是基于上述目的而提出来的,并已成为目前无线通信领域的研究热点。MIMO技术能大大提高系统的容量,被视为未来无线通信中最有竞争力的技术之一。MIMO系统的实现离不开基站端多天线的研究,由于基站端天线在空间、重量不受限及容易实现多维分集等诸多优势,提高系统通信质量的技术和措施很多靠基站端天线来实现的。但是由于现在人们对环境的要求越来越高,要求基站端多天线利用最小的空间达到分集增益和复用增益的效果。本文采用了双H型缝隙耦合馈电的微带天线单元,利用双线馈电技术实现了天线的双极化特性,对天线单元进行了设计、仿真,并对天线单元进行了测试,测试结果与仿真结果吻合较好,由测试结果可知,单元的水平极化增益为8.8dBi,垂直极化增益为8.9dBi,交叉极化隔离度低于-40dB,实现了高增益、高隔离、双极化的特性。在此基础上设计制作了四元可调间距多天线阵列,对天线的组阵和互耦进行了分析,对不同阵元间距的各个单元端口隔离度、交叉极化隔离度及这些间距在频率2.14GHz处的远场辐射特性进行了测试及分析,确定了最佳阵元间距d=0.86λ。依此间距合理设计多天线布局,为实现MIMO无线系统的高性能提供了良好的平台。最后,对全文的研究工作加以总结,并提出本文进一步的研究设想。最后,对全文的研究工作加以总结,并提出本文进一步的研究设想。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 移动通信的发展
• 1.2 MIMO 技术简介
• 1.3 国内外发展概况
• 1.4 本文的主要工作及内容安排
• 第二章 MIMO 基站端多天线设计基础
• 2.1 蜂窝移动通信基站天线概述
• 2.1.1 基站天线的基本特征
• 2.1.2 基站天线的选型原则
• 2.2 天线分集技术
• 2.3 MIMO 基站端多天线的设计要求
• 2.4 本章小结
• 第三章 MIMO 基站端双极化天线单元的设计
• 3.1 天线设计基本理论
• 3.2 天线单元的设计
• 3.2.1 介质板的选取
• 3.2.2 天线单元结构的设计
• 3.2.3 天线单元各参数的确定
• 3.3 天线单元的仿真优化结果
• 3.4 天线单元实物的测试
• 3.5 本章小结
• 第四章 MIMO 基站端多天线的研究与设计
• 4.1 多天线阵列辐射特性及单元互耦分析
• 4.1.1 微带线阵的辐射特性分析
• 4.1.2 多天线单元间的互耦分析
• 4.2 馈电网络的设计
• 4.3 多天线系统的测量
• 4.3.1 回波损耗及不同间距隔离度的测试
• 4.3.2 不同间距各个端口间的隔离度的测试
• 4.3.3 增益、方向图及交叉极化的测试
• 4.4 多天线单元间距的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士期间主要研究成果