论文部分内容阅读
随着移动通信技术的广泛应用,当前的4G/LTE蜂窝系统已经不能满足未来海量数据对传输速率、延迟时间及覆盖范围的要求,这样,第五代移动通信技术(5G)便应运而生。与此同时,天线作为系统在自由空间中无线传输的关键部分,必须针对5G的系统要求做出一些新的提升。MIMO技术能够通过增加天线单元个数的方法来提高信号传输速率,适合应用于5G微波频段。因此,本文分别针对未来5G智能手机设计了两款8单元MIMO天线,并针对5G终端设计了一款小型化宽带双极化天线。本文的主要内容包括:首先介绍了移动通讯技术的发展过程,通过5G通信技术的相关指标展示了其优越性;总结了当前终端MIMO阵列中的天线形式及去耦方式,给出了评价MIMO系统性能的参数定义;对宽带双极化天线的发展做了简要介绍。其次,研制了两款应用于手机的双频8单元MIMO阵列天线,利用天线单元产生的双频谐振,在有限的手机内部空间里覆盖更多的频段,提升了天线的空间利用率及频谱覆盖,避免了多个单频天线的设置;与此同时,阵列单元均印刷在手机的边框上,为支持2G/3G/4G标准的天线预留了充足的位置;第一款双频MIMO阵列基于中和线去耦,-6 dB阻抗带宽能覆盖3.5 GHz和5 GHz两个频段,隔离度优于11.5 dB,效率在40%以上,阵列单元间的ECC均小于0.08,高频和低频频带内的信道容量分别为37.5 bps/Hz与38.5 bps/Hz左右;第二款双频MIMO阵列基于陷波去耦结构,单元间隔离度均优于12.5 dB,阵列单元间的ECC均小于0.12,高频和低频频带内的信道容量分别为39.5 bps/Hz与40 bps/Hz左右。人手模型加载下对天线性能的测试结果表明所设计的8单元MIMO阵列适用于为未来的5G终端。最后,设计了一款能够同时工作于2G、3G、4G和5G Sub-6 GHz频段标准的终端宽带交叉双极化天线。天线采用交叉振子形式,采用阶梯型辐射贴片,充分利用天线的平面尺寸产生低频降谐振;非平衡微带馈电线的使用在降低天线整体剖面高度的同时简化了天线的馈电结构;在阶梯型辐射贴片的投影空白区域增加一层耦合贴片,使天线产生5G频段谐振;从测量效率来看,2G/3G/4G频段内的效率均高于43%,5G频段的效率高于51%。以上结果表明,本天线结构适用5G终端。