MIMO系统中提高天线隔离度的方法研究

摘要

天线作为MIMO系统中不可或缺的组成部分，其性能的好坏决定了该系统品质的优劣。随着系统朝着小型化、集成化的方向发展，在尺寸受限的空间中放置多根天线，使得天线单元间的间距减小，不可避免的造成低隔离度，高相关性。本文的研究主要针对提高双频MIMO天线的隔离度，通过在天线的馈电端口添加解耦网络的方法实现解耦。该方法中移相、解耦、匹配的设计依次进行，设计思路清晰，天线的设计和解耦网络的设计分开进行使其具有一定的普遍性。本文的主要研究工作包括：
　　首先，在天线单元中以并联的形式添加解耦网络，通过将散射矩阵变换成导纳矩阵的方法，分析得出用导纳形式所表示的双频解耦条件和匹配条件。为了增强天线的匹配性能，分析得出LC集总元件的匹配网络和阶梯阻抗的匹配网络。
　　其次，采用中和线解耦，根据耦合天线的解耦条件，获得中和线的解耦特性参数，讨论分析了阶梯阻抗线和均匀阻抗线作为移相网络对天线匹配性能的影响，以及LC集总元件匹配网络在增强天线阻抗匹配中的拓扑结构，经过仿真和加工实物，天线的隔离度在低频段提高了15dB以上，高频段提高了9dB以上。
　　接着，根据耦合谐振的方法分析得出由耦合参数组成的导纳矩阵，根据双频解耦条件和匹配条件，基于阶梯阻抗线设计了由开口谐振环组成的双谐振器作为解耦网络。由阶梯阻抗线构成的匹配网络来补偿移相网络对天线原有匹配的破坏，增强其匹配性能。最后用环形谐振器替换掉双谐振器作为解耦网络，运用奇耦模的分析方法得出环形谐振器的互导纳参数，令其满足解耦条件获得环形谐振器的初值，通过采用优化的方法得到高隔离度的天线单元。带有两种不同解耦网络的天线隔离度无论是在低频还是在高频都提高到20dB以上。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的组织安排

第二章 天线基础知识概述

2.1 MIMO技术概述

2.2 天线技术概述

2.3 MIMO天线设计要求

2.4 本章小结

第三章 天线的耦合以及解耦分析

3.1 天线间的互耦以及互耦对天线的影响分析

3.2 天线互耦分析方法

3.3 天线解耦原理

3.4 本章小结

第四章 中和线解耦

4.1 中和线在提高天线隔离度中的应用

4.2 中和线解耦的天线加工测试

4.3 本章小结

第五章 谐振器解耦

5.1 双谐振器解耦原理分析

5.2双谐振器在提高天线隔离度中的应用

5.3 双谐振器在提高天线隔离度中的应用

5.4 环形谐振器在提高天线隔离度中的应用

5.5 带有环形谐振器的天线加工测试

5.6 本章小结

第六章 全文总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果