一种高隔离度陷波UWB-MIMO天线设计

为了满足日益丰富的通信需求,提出了一款具有陷波特性的高隔离度超宽带(Ultra Wide Band, UWB)多输入多输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)天线。采用微带天线作为基础模型,基于对称切半法实现了天线单元的小型化,利用在辐射单元上电流较为集中处开槽的方法实现滤波特性,通过在地板上加载T型枝节与方向图分集技术相结合有效减小了MIMO天线单元间的耦合能量。基于仿真模型进行实物加工,测试结果表明,天线工作带宽可完全覆盖3.1~10.6 GHz,所设计天线阻抗带宽覆盖陷波频段为5.0~5.9 GHz,在该频段内增益下降明显,在通带频段内天线单元间的隔离度大于20 dBi,包络相关系数(Envelope Correlation Coefficient, ECC)小于0.05,方向图仿真结果与测试结果吻合度良好,结果表明所提出的天线结构紧凑且电性能良好,为UWB滤波通信系统提供了切实可行的设计方案。

具有高隔离度的紧凑型三陷波UWB-MIMO天线设计

提出了一种具有高隔离度的紧凑型三陷波超宽带(ultra-wideband,UWB)多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)天线,整体尺寸为38 mm×26 mm×1.2 mm.通过对辐射贴片底部两侧进行多切角,实现了宽带化;通过在接地板上加载改进的波纹T型去耦结构,并刻蚀倒“π”型槽缝隙,实现了较高隔离度;通过在辐射贴片上刻蚀“U”型缝隙、在馈线上刻蚀类“H”型缝隙以及在右侧引入倒“C”型寄生枝节,实现了WiMAX(3.3~3.6 GHz)、WLAN(5.15~5.85 GHz)和X波段(7.25~7.75 GHz)3个频段的陷波.仿真与测试结果表明,该天线工作频段为2.9~11.3 GHz(相对带宽达到118.31%),隔离度小于-22.6 dB,包络相关系数小于0.01,辐射效率高,辐射特性良好,可以广泛应用于无线通信系统领域中.

一种紧凑型三陷波UWB-MIMO天线的设计

提出了一种紧凑型的三陷波超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multiple, UWB-MIMO)天线,将半圆形与正六边形结合作为辐射贴片,接地板引入带“梳子”缝隙状T型枝节来实现较高的隔离度,天线尺寸为36 mm×18 mm×1.6 mm。通过在辐射贴片上刻蚀倒“Ω”形槽,在馈线上刻蚀类“U”形槽以及贴片旁引入类“U”形枝节的方式实现WiMAX(3.3~3.6 GHz)、WLAN部分频段(5.725~5.825 GHz)和X波段下行频率(7.25~7.75 GHz)3个频段的陷波。仿真与实测结果均表明,该UWB-MIMO天线的工作带宽为1.9~10.6 GHz,相对带宽达到139%,3个陷波频段为2.9~3.7 GHz、5.6~6.0 GHz和7.05~7.76 GHz,且隔离度大于20 dB,包络相关系数ECC<0.003,说明天线在各方面特性良好,可以满足UWB-MIMO天线的要求。

时间反转在UWB-MIMO雷达中的应用

针对UWB-MIMO雷达中的多径干扰问题,采用时间反转技术,利用多径环境中丰富的散射来达到高的目标检测概率。将时间反转应用到UWB-MIMO雷达中,推导出其时域模型表达式。与传统UWB-MIMO比较,在检测概率和目标的DOA估计上,加入时间反转处理后的性能优于传统UWB-MIMO。

具有三陷波特性的高隔离度紧凑型UWB-MIMO天线

本文设计了一种具有三陷波特性的高隔离度紧凑型超宽带(Ultra-Wideband,UWB)多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)天线.其尺寸为22 mm^(3)×29 mm^(3)×0.8 mm^(3),由半圆与矩形结合形成辐射单元,在其上刻蚀两条倒L型缝隙,产生WLAN(5.09 GHz~6 GHz)和X波段(7.17 GHz~7.94 GHz)两个陷波,在接地板上延伸带有弯折的寄生枝节,产生WiMAX(3.21 GHz~4.08 GHz)频段的陷波.为提升隔离度,天线接地板延伸出T型枝节,同时可拓展3 GHz~8.7 GHz工作带宽,并将天线辐射变为定向辐射.在接地板上刻蚀U型和细长矩形组成的解耦缝隙,可显著降低4.5 GHz和6.5 GHz处的耦合,实现双频解耦.实验与测试结果表明,此天线的工作带宽覆盖了3.1 GHz~10.6 GHz;在天线工作频段,隔离度均达到20 dB以上.此外,该天线还具有辐射效率高,辐射特性良好,包络相关系数低(ECC<0.005)等优良特性,可用于便携式UWB-MIMO无线通信系统.

具有双陷波特性的UWB-MIMO天线

提出了一款具有双陷波特性的紧凑型超宽带多输入多输出(ultra wideband multiple-input multipleoutput, UWB-MIMO)天线.天线由两个辐射元件组成,整体尺寸为41 mm×25 mm×1.6 mm.通过在天线的接地平面中引入两个叠加的T型结构获得良好的隔离度;同时,通过在天线上刻蚀C型槽和U型槽实现双陷波特性,有效抑制了无线局域网(wireless local area networks, WLAN)和X波段通信卫星的干扰;并从表面电流分布的角度分析了陷波原理.实验结果表明:所设计的MIMO天线的阻抗带宽为2.8~13.4 GHz,两个陷波频带分别为4.8~5.94 GHz和6.9~8.23 GHz;在整个工作带宽内,隔离度大于15 dB.说明MIMO天线具有良好的辐射特性、稳定的增益和较低的包络相关系数(envelope correlation coefficient, ECC)(<0.1),适用于UWB-MIMO系统应用.

一种小型化的高隔离度UWB-MIMO天线

提出了一种紧凑、高性能、形状新颖的具有高隔离度的超宽带多输入多输出(ultra-wideband multiple-input multiple-output,UWB-MIMO)天线.天线由两个圆形辐射元件组成,享有共同的类F形接地平面,尺寸为30 mm×18 mm.在天线的接地平面中引入类F形短截线,在MIMO天线元件之间产生高度隔离.所设计的UWB-MIMO天线具有极低耦合(S_(21)<−22 dB)、低包络相关系数(ECC<0.003)、高分集增益(DG>9.98 dB),适用于便携式通信设备.

四元超宽带高隔离MIMO槽天线的设计

提出了一款基于FR4的共面波导(CPW)馈电四元超宽带(UWB)高隔离MIMO天线。该天线由4个单元槽天线组成,天线尺寸为65 mm×65 mm×0.8 mm。通过采用缺陷地结构和切角的方式实现了天线的超宽带特性。单元天线相互垂直放置实现了极化分集,同时在天线中间加载隔离栏栅结构,增加了天线的隔离度。对天线进行加工测试,测试结果能覆盖2.86~11.1 GHz并在频段内隔离度大于20 dB,天线具有高隔离、超宽带和较低的包络相关系数(ECC<0.006)的特点。天线采用(CPW)的馈电形式,更易应用于集成电路中,适用于各种超宽带系统。

一种应用于5G毫米波的超宽带MIMO天线

设计了一种紧凑型超宽带(UWB)多输入多输出(MIMO)天线。该天线采用共面波导(CPW)馈电,可工作于C、Ku、K和Ka频段。天线采用平面几何结构设计,天线单元尺寸为14 mm×19 mm,结构紧凑,通过正交旋转形成4端口MIMO天线,加载十字形解耦器以增加隔离度,实现了良好的分集性能。MIMO天线的尺寸为40 mm×40 mm,工作频率为5~39 GHz,相对带宽约为154.5%,天线单元之间的隔离度<-19 dB,包络相关系数<0.05,分集增益>9.99 dB,测试和仿真结果一致。天线辐射性能良好且结构简单紧凑,可以很好地应用于5G毫米波无线通信系统中。

利用科赫分形解耦的四端口紧凑型QSC UWB MIMO天线

提出一种利用共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)馈电的四端口紧凑型准自互补(Quasi-self-complementary,QSC)超宽带(Ultra-Wideband,UWB)多输入多输出(Multiple-input Multiple-output,MIMO)天线。此UWB MIMO天线的整体尺寸为40 mm×30 mm×0.8 mm,由4个六边形准自互补辐射单元对称排列而成,印刷在介质板的一侧。介质板另一侧印刷科赫分形解耦枝节和新型正六边形双开口谐振环(double-split ring resonator,DSRR)阵列,分别提升低频和高频处天线单元间的隔离度。实验与测试结果表明,此天线的工作带宽为3.1 GHz~15.5 GHz,在大部分工作频段内,隔离度达到20 dB以上。此外,天线在整个工作频带内具有良好的辐射特性和稳定的增益。包络相关系数小于0.04,表明该天线能够很好地满足极化分集特性,可用于便携式UWB MIMO无线通信系统。

超宽带MIMO印刷单极子天线的设计

为了适应UWB系统对天线小型化的需求,设计了一款紧凑型UWB-MIMO天线,天线尺寸仅为23 mm×31 mm×1.6 mm。通过引入阶梯状结构,极大改善了天线带宽。测试结果显示所设计的UWB-MIMO天线的阻抗带宽为2.9~28 GHz,带宽比为9.6∶1。整个频段内互耦程度小于-15 d B,中高频段小于-20 d B,很好地满足了UWB系统对MIMO天线带宽和互耦程度的要求。在此基础上,对地板进行改造,实现了天线的双陷波特性。

超宽带无线通信技术的新进展

首先简要介绍了超宽带(UWB)的系统性能特点及UWB的调制与多址接入技术,然后着重讨论了UWB的最新进展,包括:IEEE802.15.3aUWB多径信道模型,UWB的多入多出(MIMO)系统,UWB的正交频分复用(OFDM)系统以及定位于低速无线个域网(LR-WPANs)的802.15.4a标准。最后提出几个值得探索的研究方向,如:寻求一种新的适合分析非正弦窄脉冲的UWB系统的无线通信理论等。

UWB MIMO穿墙雷达的阵列设计和成像方法

利用多发多收(MIMO)方式对超宽带(UWB)穿墙成像雷达天线阵列进行稀疏化处理不失为一种很好的选择。该文从成像模型出发,分析了UWB MIMO天线阵的等效接收阵列问题,给出了基于空间卷积理论的UWBMIMO阵列设计方法,仿真验证了方法的有效性和在穿墙成像系统中应用的可行性。此外,提出了相干系数加权稳健Capon波束形成的自适应成像方法,理论分析和实验结果表明该方法能够获得较高的分辨率和图像信噪比。

一种紧凑型二端口双陷波超宽带MIMO天线

提出了一种紧凑型的二端口双陷波超宽带MIMO天线。该天线由两个圆形单极子和一个缺陷地结构组成,在两个单极子辐射片上刻蚀开口圆环槽,并在两个50Ω馈电微带线旁分别增加终端短路的低-高-低阶跃阻抗谐振器,实现了双陷波的功能,分别抑制了无线局域网WLAN(5.15~5.85 GHz)和802.16无线城域网Wi MAX(3.4~3.8 GHz)信号对该天线系统的干扰;并在介质板地层和顶层增加隔离枝节,提高了隔离度。实验结果表明:该天线在-10d B的工作带宽为3.0~13.8 GHz,第一个陷波带宽为3.37~3.85 GHz,第二个陷波带宽为5.02~6.14 GHz,有效抑制了Wi MAX和WLAN信号干扰;工作频带内,最小隔离度为13.5 d B,最大增益为4.94 d B,最大辐射效率为96.6%,包络相关系数小于0.07。测试表明该天线适用于多输入-多输出超宽带(MIMO-UWB)系统,且该天线结构紧凑,尺寸仅为47.5 mm×47.5 mm×0.8 mm,易用于便携式设备。

细线天线的瞬态响应特性的研究

利用FDTD(时域有限差分方法 )对多根细线天线的瞬态响应特性进行了数值模拟。分析了其他细线天线的存在对馈源为电磁脉冲的细线天线辐射特性的影响以及对入射波为电磁脉冲时细线天线中心电流响应特性的影响。指出了MIMO(多输入多输出 )技术在超宽带领域应用时 。

一种新的有效的MIMO-UWB信道模型及其在STBC-UWB系统中的应用

现存的MIMO-UWB(multi-input multi-output ultra wideband)信道模型不能准确地评价UWB通信系统的性能。文章采用平行波近似理论,在单输入单输出UWB双向信道模型的基础上,结合实际信道测量提出了一种新的有效的MIMO-UWB信道模型并把它应用到STBC-UWB(space time blockcoding ultra wideband)单载波频域均衡系统中。仿真结果表明,该信道模型可以很好地逼近室内测量信道,比子信道相互独立的信道模型能更好地评价系统的误码率性能。

UWB MIMO生物雷达多静止人体目标成像方法研究

由于临近多静止人体目标之间存在较强的相互干扰,仅利用单通道生物雷达的距离像难以区分多个静止人体目标。为解决上述问题,该文利用超宽带多输入多输出(UWB MIMO)生物雷达获取多静止人体目标的2维高分辨图像,从空间上更好地分隔多静止人体目标,然后基于UWB MIMO图像的慢时间序列对人体生理信号进行增强,有效抑制人体目标间的相互干扰。实测数据结果证明该文所提方法能够获得相互靠近的多静止人体目标的高分辨图像,使后续的多静止人体目标高性能检测与定位成为可能。

紧凑型4×4单元超宽带MIMO缝隙天线设计

为了更好地实现移动终端天线小型化,提出了一种具有较高单元间隔离度的紧凑型超宽带MIMO(Multiple Input Multiple Output)天线。该天线无需任何解耦网络,通过阶梯形缝隙结构来实现各个天线单元。采用的阶梯形缝隙天线不仅减少了天线的尺寸,而且具有定向辐射行为,从而形成较高的高隔离度。提出的天线尺寸为23.7 mm×23.7 mm×0.8 mm。测量结果表明,提出的超宽带MIMO天线在3 GHz^10.9 GHz频谱中能够产生较好的多向辐射特性(S11≤-10 d B),阻抗隔离大于20 d B,包络相关系数和信道容量损耗的容许界限保证了良好的MIMO性能。

基于自适应调制技术的MIMO UWB无线通信系统的研究

在对多输入多输出(MIMO)技术和超宽带(UWB)无线通信研究的基础上提出了一种基于自适应调制技术的时变多进制MIMO UWB系统。通过采用奇异值分解理论和速率分阶的方法对系统性能进行了分析,推导出了速率离散分阶情况下的功率和速率的分配公式,提出了相邻时隙平均功率控制(JTAPC)算法,并且对系统的性能进行了仿真。研究结果表明,功率控制算法的使用很大程度上提高了采用速率分阶的系统的性能,并且降低了系统实现的复杂度。

基于多种调制方式的超宽带空时网格编码

为结合多入多出系统和超宽带的优点来实现高速高效的传输，将空时编码技术应用于超宽带系统中，讨论了基于脉冲位置调制（PPM：Pulse-Position Modulation）、脉冲幅度调制（PAM：Pulse-Amplitude Modulation）以及双正交调制3种不同方式的超宽带空时网格编码方案。考虑在发送和接收端已知信道状态信息，分别建立了3种方案的发射接收模型。仿真结果表明，在高斯信道和IEEE802．15．3a信道条件下，采用PPM的超宽带空时网格编码方案的性能都远优于其他两种方案，当信噪比为8dB时，误码率降低10～100倍。进一步考虑在存在多用户干扰条件下，该系统性能随用户数的增加而下降。