现代无线通信系统中的新型天线设计与研究

现代无线通信系统中的新型天线设计与研究

内容简介：目前，随着无线通信技术的发展，移动终端已逐步由单纯的通信工具，演变为一台个人化的智能设备，能收听FM节目，还支持收看电视节目；同时无线终端还是掌上小电脑，实现随时高速上网。另外， 3G以后的系统(B3G)将集成不同标准的无线通信，实现多标准按需接入，并在不同系统间无缝切换，实现多种业务的融合。移动终端的多媒体功能、高速数据业务和多标准按需接入，要求天线具有较宽的带宽和越来越高的性能。同时，成本的压力却在不断增加，要求天线的体积越来越小，终端设计中为天线留出的地方也越来越小；同时手机设计中还遇到了昂贵的定制化问题。另外，行业趋势可能会发展为在一个无线终端中集成多个天线模块(至少在高频部分)，并引入分集技术以及MIMO技术，这就对天线提出了更高的要求，使天线将面临更大的挑战。基于目前无线通信对天线的小体积、高带宽、高性能以及极化分集的要求，本论文研究了几种新型的适用于现代无线通信系统的天线设计方案，并给出了实验验证。本论文主要包括以下内容：首先，介绍了几种用于分析天线的数值计算方法，并给出这几种方法的比较。其次，根据现代无线通信系统中天线小型化理论，提出几种适用于无线局域网(WLAN)的小型微带天线设计方案，这几种天线都在2.4GHz频段附近获得满意的辐射性能，可以实现大于5MHz的工作带宽，有的天线增益甚至达到了1.2dBi。第三，提出一种应用于短距离无线通信系统的新型共面波导(CPW)馈电宽缝隙超宽带天线，由于该天线的宽缝隙四角和辐射贴片均采用了圆弧形设计，使得天线的阻抗带宽被展宽了。仿真及测试结果表明，该天线在输入反射系数S<,11><-10dB的阻抗带宽比可以达到7.2:1(2.5～18GHz)，同时保持了良好的全向辐射特性。第四，提出一种共面的宽带天线，该天线在同一介质基板上采用两个相互正交的宽缝隙共面波导馈电结构，这种结构可以接收极化分集信号，提高天线增益。测试结果表明该天线在某些频段的增益可以达到7.7dBi。最后，提出了一种可用于MIMO无线通信系统的分层宽带双极化分集天线结构。在不同介质基板上分别采用相互正交的宽缝隙天线结构，介质之间用空气隔开，以提高天线隔离度。仿真结果表明两个天线端口的反射特性曲线几乎完全重合，而且相关系数较低。

作者：陈雪,

关键词：无线通信系统, 微带天线, 超宽带天线, MIMO通信系统, 极化分集天线, 移动终端,