【摘 要】
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随着5 G通信时代在2019年11月的商用到来,有关5G的无线通信网络系统技术进入极速发展的阶段,其中5G通信技术不仅具有满足无时不刻要求的高速率、低延时、高可靠性等的宽带覆盖的技术优势,也有将有限的频谱资源进行拓宽的显著优点,更是需要起到在天线设计空间非常有限制的情况下不断引入新技术的作用,以此能更好的提高当前信道数据容量、空间利用效率、高频谱的利用效率和能量的利用效率。正因如此,也导致一些问题
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随着5 G通信时代在2019年11月的商用到来,有关5G的无线通信网络系统技术进入极速发展的阶段,其中5G通信技术不仅具有满足无时不刻要求的高速率、低延时、高可靠性等的宽带覆盖的技术优势,也有将有限的频谱资源进行拓宽的显著优点,更是需要起到在天线设计空间非常有限制的情况下不断引入新技术的作用,以此能更好的提高当前信道数据容量、空间利用效率、高频谱的利用效率和能量的利用效率。正因如此,也导致一些问题是目前许多传统技术手段难以解决的。5G无线通信需要是大量MIMO（Multiple-Input Multiple-Output,多输入多输出）天线并要求足够宽的频带,而智能手机愈发轻薄化和全面屏幕化的发展,使终端设备的有限空间需要容纳更多天线单元,更多天线相互靠近会产生强烈的电磁耦合作用,会严重影响天线单元的原有辐射特性,进而影响天线的各项性能。因此,如何在非常有限的空间实现天线占据空间小型化、高隔离、更大的带宽要求和探索不同天线阵列优化布局,是智能手机MIMO天线急需要解决的问题。本文通过三个方面的研究:提出奇偶模阻抗补偿去耦法,验证实现对对称天线的去耦结构设计的最简化、小型化的同时实现高隔离;提出实现小型化紧凑型终端非对称天线的去耦合的设计,以此解决新的天线布局间去耦问题;提出小型化多模终端超宽带天线的自去耦的设计,实现全面提高MIMO天线的空间利用率,极大扩大MIMO天线的带宽同时也实现了隔离。具体的工作内容如下:1、首先,根据推导得到原理,提出了奇偶模阻抗补偿去耦法。为了补偿奇偶模输入阻抗因为耦合而发生的变化,针对不同结构类型的对称MIMO天线的结构,根据奇偶模激励的电路特性,设计出最简化并且有效的结构实现对奇偶模输入阻抗的补偿,以此实现了对耦合后MIMO天线的同时匹配与去耦。此章分别对两种天线结构的去耦结构的设计进行分析,通过分别对共模输入阻抗的独立补偿和奇模输入阻抗的独立补偿的两种形式来最终实现去耦,完成了对提出原理的正确性验证。2、提出设计了将单极子结构进行等长的弯折形成开口水平方向的U型天线单极子,达到天线单元的小型化的目的,再通过平行移动使得天线间物理间距仅1mm,形成非对称紧密型MIMO手机天线,结合两个非对称天线自输入阻抗的变化以及辐射电流特性的分布的有效分析,提出了针对非对称MIMO手机天线对的去耦设计,并进一步设计实现了六单元的非对称天线设计与去耦。3、提出设计了一个拥有四个谐振频点的小型化超宽带天线,每个部分通过递进寄生耦合以及弯折的设计同时实现了小型化和超宽带,然后关于中心对称面进行对称放置,形成超宽带内的自去耦,完成了自隔离的超宽带四频点MIMO天线的设计。
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