下一代無(wú)線通信系統(tǒng)終端電磁超材料天線及MIMO系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著第四代移動(dòng)通信時(shí)代的到來(lái)，移動(dòng)通信系統(tǒng)的需求越來(lái)越趨于更大容量、更高數(shù)據(jù)傳輸速率和更好的服務(wù)質(zhì)量。一方面4G通信覆蓋頻帶進(jìn)一步展寬，無(wú)線終端天線的發(fā)展方向越來(lái)越趨于寬頻帶、多頻帶和高性能，而預(yù)留給天線的空間卻越來(lái)越小，天線設(shè)計(jì)的小型化問(wèn)題變得尤為重要。另一方面采用多輸入和多輸出（MIMO）的通信系統(tǒng)能夠提高通信容量和信道傳輸可靠性，勢(shì)必成為最有前景的寬帶無(wú)線通信發(fā)展方向之一。對(duì)于體積有限的無(wú)線終端設(shè)備來(lái)說(shuō)，在狹小的空間內(nèi)放置多個(gè)天線

2、，并確保各天線的獨(dú)立有效工作，是目前無(wú)線終端MIMO天線技術(shù)面臨的巨大挑戰(zhàn)。本文通過(guò)引入超材料的設(shè)計(jì)思想，研究基于復(fù)合左右手傳輸線零階諧振的小型化天線設(shè)計(jì)、高隔離度MIMO天線設(shè)計(jì)以及加載電阻性吸波材料的終端天線降SAR問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)手機(jī)天線的多頻帶、小型化、高性能等。
　　文章首先介紹了超材料的基礎(chǔ)理論，包括左手材料的原理以及其獨(dú)特的電磁特性，推導(dǎo)了左手材料中的電磁傳播特性。接著分析了復(fù)合左右手傳輸線(CRLH-TLs)及其等效電

3、路模型，詳細(xì)介紹了復(fù)合左右手傳輸線的實(shí)現(xiàn)、應(yīng)用和零階諧振特性；同時(shí)重點(diǎn)介紹了MIMO技術(shù)的基本原理和天線比吸收率SAR的定義和標(biāo)準(zhǔn)，介紹了終端設(shè)備SAR值測(cè)試的基本環(huán)境。
　　其次設(shè)計(jì)了一款覆蓋LTE頻段的新型智能手機(jī)終端天線。通過(guò)應(yīng)用零階諧振原理在天線設(shè)計(jì)中加載等效左手電容、左手電感結(jié)構(gòu)和引入地回路電流的方法，實(shí)現(xiàn)了天線的小型化、高性能設(shè)計(jì)。該天線頻帶覆蓋LTE747/GSM850/900/DCS1800/PCS1900/UMT

4、S/LTE2300/2600，具有較好的輻射特性，較高的輻射效率和增益，能夠滿足LTE智能移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)要求。文中對(duì)該天線的工作特性給出了詳細(xì)分析，同時(shí)進(jìn)行了加工測(cè)量，實(shí)測(cè)結(jié)果顯示加工的天線與仿真結(jié)果吻合，該零階諧振天線具有小型化和高性能的優(yōu)點(diǎn)。
　　接下來(lái)文章介紹了幾種MIMO天線的去耦方法，能夠提高天線單元間的隔離度。以一款零階諧振天線為單元，構(gòu)造四單元MIMO天線系統(tǒng)，討論四種不同擺放位置情況下天線單元之間的耦合情況。選取兩