基于電磁超材料的無線數(shù)據(jù)卡天線研究.pdf

1、隨著無線通信的迅速發(fā)展,人們對移動終端類產(chǎn)品的廣泛應用使得作為其核心部件之一的天線的作用日益重要。移動設備小型化是設計者與消費者共同追求的目標,這就使得小型化天線的設計被提上日程,而現(xiàn)有的通信體制下2G、3G頻段共存的局面使得移動終端小天線必須可以以更小的尺寸覆蓋更多的頻段?，F(xiàn)代移動技術(shù)的發(fā)展與設備功能的多樣化使得通信系統(tǒng)對于高品質(zhì)與高速率通信質(zhì)量的要求越來越高,多輸入多輸出(Multi-input and Multi-output,

2、MIMO)技術(shù)通過在發(fā)射與接收端使用多根天線來實現(xiàn)分集效果,從而突破當天線的信道容量上線,實現(xiàn)高的系統(tǒng)容量與通信速率。MIMO技術(shù)因其對多天線的尺寸性能以及隔離度的要求而使得其在移動設備的應用中變得極為困難。本論文針對無線數(shù)據(jù)卡平臺,利用基于復合左右手理論的零階諧振(Zeroth-Order Resonant, ZOR)原理,設計小型化、多頻帶、高性能以及MIMO系統(tǒng)高隔離度的天線。
　　本文詳細介紹了天線的相關性能參數(shù),并且基于

3、移動終端平臺,重點描述了比吸收率(Specific Absorption Rate,SAR)指標的相關理論。詳細地討論了左手材料的基本原理以及其特性,對復合左右手傳輸線理論的基本特性以及實現(xiàn)方法予以分析,并詳細討論了零階諧振理論。在對MIMO通信技術(shù)的基本原理和基本性能指標做出描述的同時,介紹了MIMO系統(tǒng)中的去耦方法。
　　本文基于零階諧振理論,提出了一款能夠以并聯(lián)的雙回路模式工作的小型化高性能無線數(shù)據(jù)卡天線。該天線能覆蓋745

4、-1045MHz以及1915-2700MHZ頻段之間的多個通信頻帶,并且具有很好的類單極子式方向圖,具有較高的輻射效率。對天線進行仿真與加工測量,數(shù)據(jù)結(jié)果的對比證實了設計的有效性。同時我們在零階諧振等效電路的基礎上詳細分析了天線各結(jié)構(gòu)參數(shù)對于其性能的影響。
　　本文以所提出的超材料天線為單元天線,在無線數(shù)據(jù)卡平臺構(gòu)建 MIMO雙天線系統(tǒng)。成功設計出了能同時滿足 LTE Band13(746-787MHz), W850/900(82

5、4-960MHz)和LTE Band7(2500-2690MHz)四個頻段工作需求的高隔離度MIMO雙天線。該天線具有良好的輻射方向圖特性,在LTE Band13和W850/900頻段的隔離度達到-8dB,在LTE Band7頻段的隔離度達到-15dB。天線在LTE Band13、W850/900和LTE Band7多頻段工作,天線效率均大于40％。該系統(tǒng)的包絡相關系數(shù)(Envelope Correlation Coefficient,