移动终端MIMO天线去耦合技术研究

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随着5G技术的发展,移动终端的高数据传输速率变得越来越重要,所以移动终端MIMO天线技术越来越成为研究的热点。当前的移动终端正朝着高占屏比、超薄化、窄边框、金属化、多功能态势发展。这使得留给天线的空间越来越小,天线在紧凑空间之间的相互耦合是不容忽视的难题,因此,如何在手机有限的空间中摆放尽可能多的天线单元,并减小天线单元间的耦合是一个极大的挑战。实现天线的小型化设计也是重要的研究方向。本文主要研究移动终端MIMO天线之间的去耦合,设计出高隔离度的移动终端MIMO天线,主要内容安排如下:首先,设计了一款自解耦8单元MIMO天线,工作频段覆盖3.4-3.6 GHz,反射系数小于-6 d B。天线单元为倒置的U型接地辐射元件和两个附加的圆环以及T形耦合馈电元件。没有添加任何外部的去耦结构,采用自隔离去耦方式实现天线的去耦,天线的隔离度大于21.2 d B,信道容量为35-37.5 bps/Hz。为了进行小型化设计,提高MIMO天线信道容量,对上述8单元MIMO天线进行了优化改进,天线从8单元变成14单元,天线单元的尺寸从17.5×6 mm~2减小到14.6×6 mm~2,并且实现隔离度大于13.5 d B,天线的信道容量值提高到55.5-59 bps/Hz。列出了在频段3.4-.3.6 GHz内,本章提出的两款天线与参考文献中的天线之间的性能比较。通过对MIMO天线加载人手模型,模拟了移动终端MIMO天线在实际应用中的性能。本文还加工了14单元自解耦MIMO天线并测试了其S参数,实物天线的S参数结果与仿真结果一致。其次设计了一款采用接地枝节以及地板缝隙解耦的16单元MIMO天线,工作频段为3.4-3.6 GHz、4.8-5 GHz。天线单元采用双U型环结构。通过在天线U型单元内添加地板支节,以及在天线单元间开槽,实现天线的去耦合,天线的隔离度大于13 d B。列出了在频段3.4-3.6 GHz与4.8-5 GHz内,本章提出的天线与参考文献中的天线之间的性能比较。分析了加载人手模型后天线的性能。加工了16单元MIMO天线并测试了其S参数,天线的S参数结果与仿真结果有差别,通过仿真分析了出现误差的原因。
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