MIMO天线的耦合特性研究

6.参考文献
• [1] 张延杰.MIMO 天线耦合性研究.西安电子科技大学硕 士论文.2012
Fra Baidu bibliotek
• [2] 李明洋，刘敏，杨放.HFSS天线设计.电子工业出版 社
•
谢
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MIMO天线耦合特性研究
目
1. MIMO技术概述 2. 天线耦合理论
录
3. MIMO天线设计 4. MIMO天线仿真及特性研究 5. MIMO天线前景
6. 参考文献
1. MIMO技术概述
MIMO（Multiple input Multiple output）即 多输入多输出技术，利用 MIMO 技术可以提高信 道容量，同时也可以提高信道的可靠性、降低误 码率。MIMO 技术能在不增加带宽与发射功率的情 况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。 MIMO 技术源于无线通信天线分集技术与智能天线 技术，它是多入单出（MISO）与单入多出（SIMO） 技术的结合，具有两者的优势和特征。MIMO 系统 在发射端和接收端均采用多天线单元，运用先进 的无线传输与信号处理技术，利用无线信道的多 径传播。
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5.MIMO天线前景
MIMO 技术存在的问题 1．天线的数量和间距 2．接收机的复杂性 3．MIMO 信道模型 4．信道状态信息(CSl)的获取和利用 5．系统的集成和信号设计 MIMO 技术未来的研究方向集中在以下四个方面：信道建 模和信道容量、MIMO 系统的信号设计和信号处理、与传 播相关的研究方向、MIMO 在未来网络中的应用。
4.MIMO天线仿真及特性分析
4.1双频 PIFA 天线低耦合实例 • PIFA 天线结构包括一个平面的矩形金属片、一个大的接 地平面、一个短路金属板，下图为FIPA天线的设计模型：
4.MIMO天线仿真及特性分析
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4.MIMO天线仿真及特性分析
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4.MIMO天线仿真及特性分析
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5.MIMO天线前景
3.MIMO 天线设计理论
• 天线作为 MIMO 无线通信系统中的接收和发射装 置，其电气性能及阵列配置是影响 MIMO 系统性 能的重要因素。对移动终端而言，1/2 波长的间 距可以保证较小的信号空间相关性。然而要把几 幅天线集成在移动终端上具有很大的挑战性。为 了获得 MIMO 技术的优势，至少应在终端上放置 两幅天线。要解决这一难题就要对天线进行合理 的设计。有两种思路，一是采用小型化天线，尽 量减少天线尺寸；二是将多幅天线的功能集中到 一幅天线上，用一幅天线来代替两幅或更多幅天 线，具有这种潜力的天线有多模式天线和多极化 天线。
MIMO 技术的优点 （1） 频谱效率高。MIMO 技术能够在不增加额外功率或 者带宽的前提下增加容量，即提供空分复用增益。通过在 不同的发射天线上传输不同的数据流，在特定信道条件下， 使系统容量与min { M,N} 成线性增长。 （2） 覆盖范围广。对所有天线阵元上的接收信号进行 相干合并，可以获得天线阵列或者波束成型增益，它对比 于接收天线数目。通过增加接收端的信噪比，MIMO 技术 可以扩大 WLAN 的覆盖范围。 （3） 功耗低。采用发射波束成型等方法可以获得较低 的功率消耗。 （4） 链路可靠性高。采用多天线可以增加空间分集以 对抗多径衰落。发射分集技术，如空时编码技术、发射波 束成型等对抗信道衰落和提高系统容量以及链路可靠性的 新技术之一。
1. MIMO技术概述
1.1 MIMO 算法 分集最大化和复用最大化。 分集最大化即空时编码方案，复用最大化即数据 率最大化方案。 1.2 信道建模 MIMO 系统利用无线信道的多径传播，建立空间并 行矩阵传播通道，利用空时联合处理提高无线通 信系统的容量与可靠性。
2.天线耦合理论
• 天线的主要作用是将空间的电磁信号转变为感应 电压或者电流信号以供接收机检测。然而，每个 天线上检测到的电压或电流往往并不单纯依赖于 直接入射的电磁信号，它常常和其他相邻的天线 单元上的电压或电流信号有关。究其本质，每个 天线单元上接收到的电压信号会在自身天线单元 上感应出电流信号，而这个电流信号反过来又会 激励出一个电磁场去影响相邻天线单元上的信号。 这种情况下，就认为这些相邻的天线单元之间产 生了互耦效应。
2.天线耦合理论
2.1 天线互耦概念 如下图所示的两个对称振子 1 和 2，其输入端的 电压和电流分别为 U1、I1和U2、I2。在空间产生 的电磁场分别为E1和E2。天线2和天线1电磁场相 互影响。为了观察它们的相互影响，我们先拿走 天线 2，测量天线 1 的输入阻抗，得到Zin1；将 天线2放入，再测量天线l的输入阻抗，得到 Z'in1 。两个输入阻抗不相等。这表明天线 1 由 于受到天线 2 电磁场的影响，不同于它单独存在 时的情况了。同理也是如此。