Tässä diplomityössä tutkittiin monielementtiantennien käyttökelpoisuutta kannettavissa Digital Video Broadcasting – Handheld (DVB-H)-digitaalitelevisiovastaanottimissa. Työssä suunniteltiin ja valmistettiin kaksielementtiantenni DVB-H-käyttöön. Antennin toimintaa arvioitiin simuloinneilla ja mittauksilla.Monielementtiantennijärjestelmien, kuten multiple-input multiple-output (MIMO), käyttö mahdollistaa radiotietoliikenneyhteyden kapasiteetin kasvun tai niillä voidaan lisätä yhteyden luotettavuutta verrattuna perinteiseen yhden vastaanotin- ja lähetysantennin järjestemään. MIMO-järjestelmän haittapuolena voidaan pitää lähettimen ja vastaanottimen rakenteen monimutkaistumista. DVB-H-signaalin vastaanotto tapahtuu matalalla taajuudella ja leveällä taajuuskaistalla (noin. 470 – 800 MHz), mikä tekee pienen laitteen antennisuunnittelusta haastavaa. Kannettavan TV-vastaanottimen sisäisistä antenneista tulee väistämättä sähköisesti pieniä ja laajakaistaista toimintaa on vaikea saavuttaa. Lisäksi nykyaikaisessa kannettavassa päätelaitteessa on hyvin rajallinen määrä paikkoja, joihin DVB-H-antennit voidaan sijoittaa. Matalasta taajuudesta ja laitteen pienestä koosta johtuen korreloimattomia antennielementtejä on vaikea toteuttaa.Tässä työssä antennit toteutettiin kytkentäelementteihin perustuvalla antennirakenteella, jossa antenni viritetään resonanssiin sovituspiirin avulla. Eri antennirakenteilla ja elementtien sijoittelulla saavutettavia kaistanleveyksiä sekä verhokäyrä-korrelaatioita tutkittiin aluksi simuloinneilla. Lopulta päädyttiin käyttämään kahta antennielementtiä, jotka asetettiin päätelaitteen piirilevyä kuvaavan maatason nurkkiin samalle lyhyelle sivulle. Työssä suunniteltiin kapeakaistainen yksiresonanssisovituspiiri mittauksia varten, sekä leveäkaistainen kaksoisresonanssisovituspiiri kattamaan koko DVB-H-taajuuskaista. Koska antennirakenteesta haluttiin pieni, jouduttiin DVB-H-kaista jakamaan kahteen osaan ja suunnittelemaan sovituspiirit erikseen molemmille osakaistoille. Lopullisessa antennissa haluttu sovituspiiri valittaisiin RF-kytkimillä. Tällä menettelyllä DVB-H-antenneille asetettu toteutuneen vahvistuksen spesifikaatio ylitettiin 2.5 dB:n marginaalilla sekä simuloinneissa että mittauksissa.Antennirakenteen MIMO-toimintaa tutkittiin measurement based antenna testbed (MEBAT)-nimisellä antennievaluaatiotyökalulla. MEBAT:in avulla kaksielementtiantennin toimintaa voitiin simuloida realistisessa etenemisympäristöissä. Simulointeja varten suunniteltiin yksielementtinen referenssiantenni, jotta voitiin selvittää, onko useamman elementin käytöstä hyötyä. Simulointituloksista ilmenee, että suurin hyöty kaksielementtiantennin käytöstä saavutetaan suurilla luotettavuustasoilla. Tällöin käyttämällä 2 x 2 MIMO-järjestelmää keskinäisinformaatio voi olla noin kaksin-nelinkertainen verrattuna single-input single-output (SISO)-konfiguraatioon. Matalammilla luotettavuustasoilla ero on pienempi. MIMO-järjestelmän suorituskykyyn vaikuttavat käyttöympäristön lisäksi myös vastaanottoantennin asento sekä lähetysantennissa käytettävät polarisaatiot. Myös näitä asioita tutkittiin MEBAT-simuloinneilla.
展开▼
机译：本文研究了多元素天线在便携式数字视频广播-手持（DVB-H）数字电视接收机中的适用性。该作品设计并制造了用于DVB-H的两元件天线。通过仿真和测量来评估天线的操作。 MIMO系统的缺点可以被认为是发射机和接收机结构的复杂性。 DVB-H信号的接收是在低频和宽频带（大约470-800 MHz）下进行的，这使得小型设备的天线设计具有挑战性。便携式电视机的内部天线在电子上不可避免地会变小，并且宽带操作将难以实现。另外，现代的便携式终端在可放置DVB-H天线的位置数量非常有限。由于设备的低频率和小尺寸，难以实现不相关的天线元件，在这项工作中，天线是通过基于开关元件的天线结构来实现的，其中天线通过匹配电路调谐到谐振状态。最初通过仿真研究了不同天线结构和元件放置可获得的带宽和包络相关性。最后，决定使用两个放置在接地平面角上的天线元件，它们代表同一短边上的终端电路板。这项工作设计了一个用于测量的窄带单谐振匹配电路，以及一个覆盖整个DVB-H频带的宽带双谐振匹配电路。由于天线结构的尺寸小，必须将DVB-H频段分为两部分，并且必须针对两个子频段分别设计匹配电路。在最后的天线中，所需的匹配电路将由RF开关选择。通过此过程，在仿真和测量中，DVB-H天线的实际增益规格都超出了2.5 dB的余量。借助MEBAT，可以在现实的传播环境中模拟两元件天线的操作。对于仿真，设计了一个单元素参考天线，以确定使用多个元素是否有益。仿真结果表明，使用两元件天线可获得最大的好处，同时具有很高的可靠性。在这种情况下，使用2 x 2 MIMO系统，相互信息大约是单输入单输出（SISO）配置的二到四倍。在较低的置信度下，差异较小。除了操作环境外，MIMO系统的性能还受接收天线的位置和发射天线中使用的极化的影响。这些问题也通过MEBAT仿真进行了调查。
展开▼
