MIMO移动通信系统中的终端多天线设计

电子科技大学

硕士学位论文

MIMO移动通信系统中的终端多天线设计

姓名：肖伟宏

申请学位级别：硕士

专业：电磁场与微波技术

指导教师：聂在平

20060401

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（ａ）俯视图＋—一Ｗ１——＿＋

·ＳＨ｝ＪＦ＋（ｂ）侧视图

图４－２腰带天线单元示意图

图４．３腰带天线单元实物图

由上面的分析得知，在本天线单元的设计中，天线采用两层厚度均为ｔ的介质基片以满足带宽要求，介质基片选用ＦＲ４材料，其介电常数经测量为４．１６３；馈电方式选用微带线直接耦合的电磁耦合馈电方式，天线贴片两谐振边分别开有ＳＷ＊ＳＬ的槽，用以弯曲谐振电流路径。整个天线（基片与地板）的长为Ｌ，宽为ｗ；Ｌ１、Ｗ１分别为贴片的长与宽；微带线的宽度为ｓ，长度为ＦＬ，离基片边缘距离为ＪＦ；贴片边缘离基片长边与宽边的距离分别为ＪＬ、Ｊｗ。微带线宽度ｓ可以通过所需的特性阻抗（５０Ｑ）计算得出，调整Ｌ１、ＳＷ、ＳＬ可以使天线谐振在工作频率，调整ＪＦ、ＦＬ可以使天线获得良好的匹配。通过软件优化，天线各参数由表４一ｌ给出，经过加工调试，腰带式可穿戴天线单元最终实物如图４—３所示。奉．

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集技术。

在图４—５中，１、２、３、４表示四个微带贴片天线，其中，１、３采用垂直极化放置，２、４采用水平极化放置，各天线距离仍为１５０ｍｍ。因此，除了获取布局１的方向图分集与极化分集增益外，此种布局方式还可以获取极化分集增益。

图４－５腰带式可穿戴多天线布局２示意图

在具体的实物制作中，由于选用的腰带纵向尺寸为３０ｍｍ，因此，本论文中采用了多天线布局１的方式，最后加工出来的腰带式可穿戴多天线实物如图４－６所示。

图４－６腰带式可穿戴多天线实物图

４．２．３．测试结果与分析

Ｉ．天线驻波与隔离

天线单元驻波值如表４－２所示：

表４—２腰带式可穿戴多天线单元驻波测试结果

Ｐ１Ｐ２Ｐ３Ｐ４带宽（ＶＳＷＲ＜２）（ＧＨｚ）２．１０～２．１９２．１１～２．１８２１０～２．１９２１１～２．１７５中心频率（２．１４ＧＨｚ）ＶＳＷＲ１５０１３０ｌ２８１．２４各天线间的隔离度（ｄＢ）＠ｆ＝２．１４ＧＨｚ如表４－３所示

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（ａ）俯视图

ｓｈｏｒｔＷ

（ｂ）侧视图

图４．１２普通ＰＩＦＡ示意图

ｕｎｄ

根据以上几点结论，本天线的设计中，为了减小天线尺寸，决定选择ｂ＝０。最后的天线单元示意图与实物图如图４—１３、图４—１４所示：

小

墨

（ａ）俯视图（ｂ）侧视图

图４—１３腰包式可穿戴天线单元（ＰＩＦＡ）示意图

图４．１４腰包式可穿戴天线单元（ＰＩＦＡ）实物图

４２

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１如ｔｌ＾，利用其获取空间分集增益自是理所当然。同时，由于单元天线尺寸为５０ｍｍ＊５０ｍｍ，天线采用垂直极化与水平极化具有同样大小，因此极化分集增益也是本腰包式可穿戴天线可以获取的增益。而由于多天线布局于一个平面内，各天线波瓣指向基本相同，因此，此处无法实现方向图分集。

综上所述，本单元为ＰＩＦＡ的腰包式可穿戴天线主要应采用空间分集技术与极化分集技术。其多天线布局示意图如图４－１５所示。在图中，１、３号天线采用垂直极化放置，２、４号天线采用水平极化放置。天线地板开有“十”字型的槽，槽宽为ｓ２、ｓ１，通过这两个槽可以将各个天线的地板完全独立，切断地板上公共的表面电流，提高各端口之间的隔离。此处ｓ１＝９ｍｍ，ｓ２＝５ｍｍ。单元为ＰＩＦＡ的腰包式可穿戴天线实物图如图４—１６所示：

图４－１６单元为ＰＩＦＡ的腰包式可穿戴天线实物图

４．３．３坝０试结果与分析

Ｉ．天线驻波与隔离

各天线单元驻波值如表４—５所示

表４－５单元为ＰＩＦＡ的腰包式可穿戴天线单元驻波测试结果

１号２号３号４号带宽（ＶＳＷＲ＜２）（ＧＨｚ）２０６～２２４２．０７～２２６２．０６～２．２３２．０４～２．２４中心频率（２．１４ＧＨｚ）ＶＳＷＲ１．１６１．３０１３５１．２０各天线间的隔离度（ｄＢ）＠ｆ＝－２１４ＧＨｚ如表４－６所示