【摘 要】
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随着5G通信系统的逐渐推广,车联网及智能车的发展十分迅速,这也给车载天线提出了更多的需求和更高的要求。特别是5G多输入多输出（MIMO）的引入,更使在狭小的空间内如何设计满足更多频段的车载天线成为当下业界必须面对的课题。本文针对上述工程需求,在深入分析多天线耦合机理的基础上,设计出一款能面向5G车联网应用的多天线系统,该天线系统包含了 5G标准目前涵盖的大部分频段的MIMO二元天线、北斗+GPS双
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随着5G通信系统的逐渐推广,车联网及智能车的发展十分迅速,这也给车载天线提出了更多的需求和更高的要求。特别是5G多输入多输出（MIMO）的引入,更使在狭小的空间内如何设计满足更多频段的车载天线成为当下业界必须面对的课题。本文针对上述工程需求,在深入分析多天线耦合机理的基础上,设计出一款能面向5G车联网应用的多天线系统,该天线系统包含了 5G标准目前涵盖的大部分频段的MIMO二元天线、北斗+GPS双频段导航天线以及小型化FM天线,并在仿真分析的基础上采用了包括布局去耦、结构去耦等手段实现了多天线小空间的共享。具体内容如下:（1）面向5G车联网的天线单元设计。首先在分析系统需求特点和明确天线设计要求的前提下,分别针对5G全频段MIMO主、副天线单元、北斗+GPS天线以及FM天线进行单独设计,论文详细给出了4款天线的设计原理与过程。其中,通过折线方式实现了 FM天线小型化设计;利用特征模分析平面印刷单极子天线的结构,并依据分析结果进行天线优化,最终通过开槽技术和切角技术使MIMO主、副天线单元能满足5G车联网下的天线的多频段要求;通过叠层天线的方式实现定位导航天线的双频段要求。之后,利用HFSS仿真软件对各个天线进行仿真分析,并不断优化天线尺寸,最后制作出实物,测试结果表明各天线性能满足了工作要求。（2）多天线组合的去耦设计。考虑到最后需将上述4种天线的组合放置在一个尺寸为长16cm宽6cm高度为6cm的鲨鱼鳍外壳内,天线间的互耦必须考虑,本文在多天线系统的耦合度分析的基础上,通过天线布局优化降低MIMO天线与定位天线的互耦,并且巧妙利用FM印刷天线背面增加接地U型带实现MIMO天线主、副通信天线间的去耦,测试结果表明,该天线满足了 5G车联网系统的低耦合需求。综上所述,本文从5G车联网的需求出发,利用特征模分析设计并优化了天线结构,利用去耦技术实现了天线间的兼容,设计得到了一款面向5G车联网的多天线系统,为5G车联网的拓广应用提供了技术支撑。
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