小型化多频段MIMO手机天线设计

摘要

MIMO( Mitiple-Input Mitiple-Output)技术被广泛认为是第四代 LTE(Long Term Evolution)移动通信系统的核心技术之一。但是,由于手机天线的尺寸以及天线单元之间的互耦等因素的限制,MIMO技术在蜂窝移动通信中还很少实现商业应用。同时,第四代LTE移动通信系统需要兼顾前三代的很多频段,这就要求手机天线不仅要有较小的尺寸而且还要具备多频段的特性。鉴于此,本文对小型化多频段MIMO手机天线进行了深入的研究。
　　本文首先对PIFA天线的性能和多种实现天线小型化多频段的技术进行研究,为MIMO手机天线单元的设计提供了必要的理论基础。其中重点研究了手机天线设计中耦合馈电技术、匹配电路加载技术、弯折线加载技术和集总电感加载技术在实现手机天线的多频段、宽带、小型化方面的积极作用。通过采用耦合馈电和弯折线加载技术,创新性地设计了两款小型化七频段平面印刷手机天线。通过采用带阻匹配电路加载和集总电感加载技术,设计了一款小型化八频段立体手机天线。仿真和测试结果表明该三款手机天线都具有很好的驻波和辐射性能。
　　其次对地枝结构去耦技术进行了研究,并设计了一款小型化七频段的MIMO手机天线。该MIMO天线单元的尺寸为325?10?4mm,天线单元的间距为10mm,通过一个由U形和两对称的L形金属带构成的新型地枝去耦结构为该天线进行宽带解耦。仿真和测试结果表明该MIMO手机天线的S11、隔离度、天线的辐射效率、3-D辐射方向图以及ECC均满足设计要求。
　　最后对中合线去耦原理进行了研究,并结合地枝结构去耦技术,设计了一款小型化七频段MIMO手机天线。该MIMO天线单元的尺寸为328?10?4mm,天线单元的间距为4mm。为了实现天线单元良好的阻抗匹配以及实现天线高频部分的解耦,在两天线单元之间引入一个T形地枝结构。此外,设计了一种新型带有集总电感的U形中合线结构来提高低频部分的隔离度。仿真和测试结果表明在T形地枝结构和U形中合线结构的共同作用下,该天线单元之间的隔离度在七个频段内均高于10dB。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 MIMO天线设计要求及衡量参数

1.4 本论文的组织结构

第二章 LTE/WWAN七频段手机天线设计

2.1 引言

2.2 平面PIFA天线的工作原理

2.3 手机天线的小型化宽频带技术

2.4 加载一个弯折线的手机天线设计

2.5 加载两个弯折线的手机天线设计

2.6 本章小结

第三章 LTE/WWAN八频段手机天线设计

3.1 引言

3.2 小型化多频段手机天线设计技术

3.3 比吸收率（SAR）

3.4 LTE/WWAN 的八频段手机天线设计

3.5 本章小结

第四章 利用地枝结构去耦的小型化多频段MIMO手机天线

4.1 引言

4.2 地枝结构去耦原理

4.3 小型化多频段MIMO手机天线单元设计

4.4 小型化多频段MIMO手机天线设计

4.5 本章小结

第五章 利用中合线结构去耦的小型化多频段MIMO手机天线

5.1 引言

5.2 中合线结构去耦原理

5.3 小型化多频段MIMO手机天线设计

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果