具有多陷波特性的超宽带MIMO天线研究

摘要

超宽带技术自引入民用以来，就以其信息容量大，能耗小，可用于定位等特点受到通信微波领域等相关人员的关注热点。如今，智能设备已经渗透到人们工作生活以及工业生产等诸多领域。若将超宽带天线技术融合到智能设备当中，必然会极大地推动智能设备信息传递的方式，同时也迎合了目前大数据时代对于大容量数据高速传输的需求。然而在超宽带频段里存在众多已有的通信系统频段，如何避免超宽带设备与存在于超宽带频段的其他通信系统之间的干扰成为超宽带天线的研究重点之一。陷波天线正是基于这种需要而被设计出来的。陷波天线省去系统中的滤波结构，大大提高了系统的集约度。因此本文选择多陷波超宽带MIMO天线作为自己的研究和设计内容。 本文从目前多陷波超宽带MIMO天线的三个研究重点出发，展开相关的理论学习和天线的设计工作。目前陷波超宽带MIMO天线的重点分别为：小型化，多阻带与阻带可重构。本文基于这三点，完成了以下内容： 1.在研究和学习天线小型化的技术的基础上，设计出结合槽天线和单极子天线辐射特点，且表面面积仅为 25mm×25mm 的具有陷波特性的超宽带 MIMO 天线。经过加工测试以后，其在整个频段其端口耦合度小于15dB，且在5GHz以上频段隔离度大于20dB，优于目前众多已发表的小型化超宽带MIMO天线。 2.设计了一款具有三陷波特性的超宽带 MIMO 天线，给出了由矩形单极子微带天线到超宽带MIMO天线，再到三陷波超宽带MIMO天线的详细设计过程。此款天线采用垂直排布的方式来实现极化分集，同时提高端口的隔离度。此款天线使用开槽，添加寄生结构和CSRR互补开环谐振器的方法来实现不同频段的陷波。 3.在研究频率可重构天线的相关内容基础上设计实现了具有三个陷波超宽带MIMO 天线，且其中两个陷波可实现可通过两个开关通断状态来实现陷波频段通带与阻带的切换。此天线可实现在单陷波天线，双陷波天线和三陷波天线之间的相互转换。此款天线利用L型开槽，C型环形结构以及EBG电磁带隙结构实现了对三个频段的陷波。此款天线创新之处在于通过开关简单的通断可达到不同陷波状态变换。

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