多天線技術(shù)中的天線及陣列信號(hào)處理研究.pdf

1、近年來(lái)隨著各種無(wú)線通信業(yè)務(wù)和寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)移動(dòng)通信質(zhì)量和傳輸速率提出了更高的要求，目前無(wú)線信道存在的多徑衰落、頻譜擁擠、噪聲干擾多普勒頻移等問(wèn)題大大影響了數(shù)據(jù)速率的提高。使用多天線技術(shù)能夠充分利用空間資源，在不增加系統(tǒng)帶寬情況下，可有效對(duì)抗無(wú)線信道衰落和噪聲干擾的影響，大大提高系統(tǒng)的頻譜利用率和信道容量。正是由于這些優(yōu)勢(shì)，目前多天線技術(shù)已經(jīng)成為移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn)之一，并將廣泛應(yīng)用于各種移動(dòng)通信系統(tǒng)中。在此背景下本文研究的

2、主要內(nèi)容包括滿足多天線系統(tǒng)要求的新型天線元和適用于現(xiàn)代通信系統(tǒng)的陣列信號(hào)處理技術(shù)。 第一部分，首先將蝶形縫隙天線寬頻帶和彎折縫隙天線尺寸小的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)在饋電網(wǎng)絡(luò)中加入由共面波導(dǎo)和槽線構(gòu)成的單平面180°混合環(huán)，同時(shí)在優(yōu)化天線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了一種共面波導(dǎo)饋電蝶形彎折縫隙天線形式。其次，在實(shí)現(xiàn)小型化，寬頻帶，以及改善極化純度和改善方向圖方面進(jìn)行了研究。經(jīng)電磁仿真及實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證了該天線具有小尺寸，低輪廓，寬頻帶，方向圖穩(wěn)定

3、等優(yōu)點(diǎn)。此外還對(duì)多天線系統(tǒng)中天線的相關(guān)性進(jìn)行了研究，從輸入阻抗匹配，互耦，天線效率，極化方式，天線方向圖等幾個(gè)方面分析了天線設(shè)計(jì)中影響天線間相關(guān)特性的因素。 第二部分，傳統(tǒng)的陣列信號(hào)處理方法主要集中在對(duì)陣列輸出的信號(hào)處理算法的研究上，為簡(jiǎn)化計(jì)算和處理方便，通常以全向陣元半波長(zhǎng)間距的均勻直線陣列模型為基礎(chǔ)。考慮到多天線技術(shù)在各種應(yīng)用環(huán)境下的實(shí)際情況，本文在陣列信號(hào)處理方面主要針對(duì)非傳統(tǒng)的不同陣列流形下的DOA估計(jì)方法進(jìn)行了研究。在

4、對(duì)現(xiàn)有DOA估計(jì)算法研究的基礎(chǔ)上，分析比較了多種算法在不同實(shí)際應(yīng)用情況下的估計(jì)性能，如傳統(tǒng)MUSIC算法和改進(jìn)MUSIC算法在不同快拍數(shù)、不同信噪比和相干信源情況下分辨能力的比較等。研究了多種不同的陣列流形對(duì)于估計(jì)算法性能的影響，對(duì)Butler多波束天線進(jìn)行了DOA估計(jì)，分析了陣列通道誤差對(duì)DOA估計(jì)算法分辨能力的影響并給出了一種校準(zhǔn)方法，利用螺旋陣列提高陣列分辨率并削除天線柵瓣，再結(jié)合MUSIC算法實(shí)現(xiàn)了二維DOA估計(jì)等等。研究了寬帶