【摘 要】
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论文结合科研项目进行选题,对小型化陷波超宽带MIMO天线进行了研究。首先,阐述了论文所涉及的相关概念,讨论了国内外研究现状以及存在的问题,说明了小型化陷波超宽带MIMO天线的选题背景与意义;并对文中所用到的相关基础理论进行了论述。其次,对论文的主要研究内容进行了讨论,具体包含两部分。第一部分对基于单极子天线的陷波超宽带MIMO天线进行了研究;第二部分对基于Vivaldi天线的陷波超宽带MIMO天线
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论文结合科研项目进行选题,对小型化陷波超宽带MIMO天线进行了研究。首先,阐述了论文所涉及的相关概念,讨论了国内外研究现状以及存在的问题,说明了小型化陷波超宽带MIMO天线的选题背景与意义;并对文中所用到的相关基础理论进行了论述。其次,对论文的主要研究内容进行了讨论,具体包含两部分。第一部分对基于单极子天线的陷波超宽带MIMO天线进行了研究;第二部分对基于Vivaldi天线的陷波超宽带MIMO天线进行了研究。第一部分为基于单极子天线的陷波超宽带MIMO天线研究,具体研究内容如下:1.二元陷波超宽带MIMO天线为满足超宽带MIMO通信系统对天线提出的小型化、高隔离度与具有滤波特性的性能要求,本文基于“E面对称切半法”实现了天线单元的小型化,通过在地板加载T形枝节减小单元间的耦合,提高MIMO天线的隔离度,利用在辐射贴片上开槽的方法实现滤波特性。在仿真分析的基础上,加工并测试了天线样机,结果表明,所设计天线的工作带宽可以覆盖整个超宽带频段(3.1GHz-10.6GHz),在整个频带范围内隔离度大于15d B,包络相关系数小于0.04,滤波频段为5.1GHz-5.9GHz和6.7GHz-7.3GHz,辐射方向图和增益的测试结果与仿真结果较为吻合,尺寸仅为26.0mm×28.0mm×0.8mm,满足了超宽带MIMO通信系统对天线提出的性能要求。2.四元陷波超宽带MIMO天线为了进一步提高MIMO通信系统的信道容量,基于上述天线单元设计了一款四元陷波超宽带MIMO天线。通过将四个陷波超宽带单极子天线旋转正交放置,并采用缺陷地板结构的方法实现了MIMO天线间的高隔离度。天线样机测试结果表明,所设计天线的电性能良好,阻抗带宽完全覆盖3.1GHz-10.6GHz,且隔离度均大于15d B,包络相关系数小于0.02,增益值在滤波频带内下降明显,表明其具有良好的滤波特性,尺寸仅为40.0mm×40.0mm×0.8mm,辐射方向图具有较好的稳定性,与已发表相关成果相比,其尺寸具有绝对优势。第二部分为基于Vivaldi天线的陷波超宽带MIMO天线研究,具体研究内容如下:1.Vivaldi陷波超宽带MIMO天线根据超宽带MIMO天线设计要求,提出了以Vivaldi天线作为单元形式的设计方案,通过在地板开T形槽缝结构降低单元间的耦合,提高隔离度,采用加载SRR谐振枝节与开SRR结构形槽缝相结合的方法实现双阻带特性。在仿真分析的基础上,加工了天线样机,测试结果表明,所设计天线的工作带宽为2.8GHz-10.6GHz,覆盖整个超宽带频段,且在工作频带范围内隔离度均大于15d B,滤波频段为5.1GHz-5.9GHz和6.6GHz-7.2GHz,除滤波频段外,辐射方向图与增益均较为稳定,与仿真结果吻合度较高,达到了超宽带MIMO天线的小型化、高隔离度与滤波特性等设计要求。2.小型化Vivaldi陷波超宽带MIMO天线为了进一步实现上述Vivaldi超宽带MIMO天线的小型化,本文采用电阻加载技术来吸收低频的反射波,以此展宽天线的阻抗带宽,由于引入电阻成分,天线的辐射效率与增益较之前有所下降。天线样机测试结果表明,所设计天线电性能良好,阻抗带宽覆盖2.6GHz-12.0GHz,且在超宽带频段范围内隔离度大于15d B,辐射方向图和增益与仿真结果吻合较好,天线整体尺寸仅为26.0mm×26.0mm,为进一步实现天线的小型化提出了可行性的方案。最后对论文的研究工作进行总结,并指出进一步研究方向。
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