移动终端上方向图可重构天线设计

摘要

近年来，MIMO通信系统得到快速发展，并在改善系统容量和通信速率方面体现了巨大的优势。天线作为MIMO通信系统的重要组成部分，其合理的设计能起到优化系统的效果。同时，随着移动终端的小型化和多功能化，对天线性能的要求也越来越高，传统的单功能天线已逐渐不能满足无线通信中越来越高的要求。在空间、能量有限，信道环境复杂多变的移动终端上，如何设计满足要求的可重构天线，使其适应未来无线通信的应用，是一个值得研究的课题。
　　 本文主要研究了可用于移动终端上的方向图可重构天线。
　　 首先在第一章简要介绍了可重构天线的研究背景和意义，并介绍了可重构天线目前的研究概况。在第二章里则主要介绍了本文研究的方向图可重构天线所涉及到的一些基本概念和理论知识，包括天线的相关参数，微带天线的理论及衍生，以及MIMO技术的简介。
　　 随后，在第三章里介绍了可用于移动PC上的方向图可重构天线。首先以PIFA天线为基本结构，设计了能通过控制二极管开关状态来改变方向图的可重构天线，并实现了天线带宽的拓展。接着以此为基础，将变容二极管用于方向图可重构天线的设计，实现了天线方向图和增益的连续可调。最后将可重构天线实物应用于笔记本平台上进行了天线参数和MIMO通信的测试，得到了良好的实验效果，验证了方向图可重构天线对通信系统的优化作用。
　　 其次，在第四章里介绍了可用于手持移动设备的方向图可重构天线及其二元阵。首先以类似微带单极子天线的结构设计了基本的方向图可重构天线及其控制电路，并在此基础上设计了两种衍生结构。一种结构在实现单频段方向图可重构的同时能实现频率的重构，另一种结构则能在三个频段同时实现方向图的重构。通过仿真和调试，得到了良好的设计效果。
　　 本文结合实际应用平台设计了几种方向图可重构天线及其阵列，通过仿真和测试，得到了良好的结果，具有一定的实际应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2可重构天线研究概况

1.2.1方向图可重构天线

1.2.2频率可重构天线

1.2.3极化方式可重构天线

1.2.4频率和方向图同时重构

1.2.5其他结构的可重构天线

1.3本文主要研究内容和贡献

第二章相关理论

2.1天线基本特性参数

2.1.1方向图与方向性系数

2.1.2效率和增益

2.1.3天线S参数

2.2微带天线的基本理论

2.2.1微带天线的定义

2.2.2微带天线的辐射机理

2.2.3微带天线的馈电方式

2.3微带天线的衍生

2.3.1 PIFA天线

2.3.2微带单极子天线

2.4 MIMO技术概述

2.4.1 MIMO无线通信技术原理

2.4.2 MIMO系统中的多天线设计

2.5 本章小结

第三章移动PC上方向图可重构天线设计

3.1方向图可重构天线结构及分析

3.1.1天线结构

3.1.2天线带宽拓展的理论分析

3.1.3天线方向图改变的理论分析

3.1.4天线仿真分析

3.1.5实验结果及分析

3.2方向图连续可变可重构天线

3.2.1变容二极管

3.2.2安装射频变容二极管的方向图可重构天线

3.2.3天线仿真

3.2.4实验结果

3.3 MIMO通信实验结果及分析

3.3.1屏蔽室内的性能比较测试

3.3.2室内普通环境的性能比较测试

3.4 本章小结

第四章手持移动设备方向图可重构天线设计

4.1可重构天线基本结构

4.1.1天线结构与控制电路设计

4.1.2仿真数据分析

4.2单频段方向图可重构及频率可重构双天线阵列

4.2.1天线结构

4.2.2仿真数据分析

4.3三频段方向图可重构天线阵列

4.3.1天线结构

4.3.2仿真数据分析

4.4 本章小结

第五章结论

5.1本文工作总结

5.2进一步工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果