陷波超寬帶和MIMO超寬帶天線的研究與設(shè)計.pdf

1、超寬帶天線的發(fā)展經(jīng)歷了火花間隙時期、短波與電視時代和更近期。自從2002年美國聯(lián)邦通信委員會授權(quán)超寬帶用于民用和商用以來，作為超寬帶系統(tǒng)重要組成部分的超寬帶天線在無線通信領(lǐng)域得到廣泛的研究和應(yīng)用。與窄帶無線通信技術(shù)相比，超寬帶技術(shù)具有傳輸速率高、安全性高、截獲率低和抗多徑衰落能力強(qiáng)等優(yōu)點。然而，超寬帶天線的頻帶較寬，當(dāng)超寬帶天線工作在室內(nèi)環(huán)境時，其他窄帶通信信號可能會干擾其正常工作。近幾年，提出了具有陷波特性的超寬帶天線，即在不改變原有

2、天線尺寸的前提下，集成相應(yīng)的陷波結(jié)構(gòu)，使天線可以抑制潛在的干擾信號，以提高天線性能。除此之外，MIMO系統(tǒng)因可以提高通信信道的容量和信號傳輸速度等特性，而備受國內(nèi)外研究者的青睞。MIMO天線作為MIMO系統(tǒng)的組成部分之一，如何提高天線單元之間的隔離度，是當(dāng)今研究的熱點之一。本文主要研究具有陷波特性的超寬帶天線和具有高隔離度的MIMO超寬帶天線。具體研究內(nèi)容和成果概括如下：
　　首先，針對超寬帶天線的小型化問題和窄帶干擾問題，采用尺

3、寸較小的超寬帶天線設(shè)計了三種陷波超寬帶天線。第一，提出具有單陷波特性的超寬帶天線，陷波特性由U形諧振器結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，可以抑制射頻識別信號（RFID，中心頻率6.8GHz）頻段的窄帶干擾。第二，利用曲折線技術(shù)，分別在輻射貼片和接地板上設(shè)計陷波結(jié)構(gòu)，提出雙陷波超寬帶天線的設(shè)計方法，仿真結(jié)果表明所設(shè)計的雙陷波超寬帶天線可以有效的抑制全球微波互聯(lián)（WiMAX，3.3-3.6GHz）與無線局域網(wǎng)（WLAN，5.15-5.825GHz）頻段窄帶信號的干

4、擾。第三，提出一種四陷波超寬帶天線的實現(xiàn)方法，通過采用在輻射貼片上刻蝕帶缺口的弧形槽和在微帶線旁邊加入旋轉(zhuǎn)E形諧振器的方法實現(xiàn)四個陷波，使設(shè)計的天線可以實現(xiàn)與WiMAX、WLAN（5.15-5.35GHz和5.725-5.825GHz）和X波段衛(wèi)星通信上行頻段（7.9-8.4GHz）四個窄帶信號共存且不產(chǎn)生干擾。
　　其次，在超寬帶天線的基礎(chǔ)上，使用兩個同樣的超寬帶天線并排放置，提出兩種高隔離度多輸入多輸出超寬帶天線的實現(xiàn)方法。高

5、隔離技術(shù)分別采用在公用接地板上使用加載倒U形和T形寄生枝節(jié)的方法和缺陷地（刻蝕三條縫隙）去耦合的方法降低兩個超寬帶天線單元之間的耦合。仿真結(jié)果表明，采用加載倒U形和T形寄生枝節(jié)的方法可以將陣元間隔離度降到-18dB以下，而采用缺陷地去耦合的方法可以使隔離度降到了-20dB以下。
　　最后，綜合上面對陷波和去耦合技術(shù)的研究，提出一種三陷波MIMO超寬帶天線的設(shè)計方法。該天線采用半圓形單極子實現(xiàn)超寬帶天線的設(shè)計；利用“凸”字形結(jié)構(gòu)，改