用于mimo基站双极化天线单元设计及阵元互耦分析报告

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1、实用文案用于MIMO基站双极化天线单元设计及阵元互耦分析王永巍1姜兴2侯轶3(桂林电子科技大学信息与通信学院,桂林541004)摘要：利用缝隙耦合技术和双线馈电技术设计出了一种适用于移动通信中MIMO基站端的高增益、高隔离、双极化的Ｈ型缝隙耦合天线单元。其结构简单，容易制作，成本低廉。用三维电磁场仿真软件HFSS进行了仿真，并对天线进行了测试。仿真结果与实验吻合较好，单元增益到达9.3dBi，端口隔离度低于-40dB，并基于矩量法分析了MIMO系统中天线阵元间的互耦作用，通过仿真得出了架设在有丰富的散射环境地方的基站天线阵最小阵元

2、间距。关键词：双极化，缝隙耦合馈电，基站天线，耦合，矩量法DesignofDual-polarizedAntennausedforMIMOBaseStationandAnalysisofArrayElementMutualCouplingWangYongwei1JiangXing2HouYi3(SchoolofInformationandCommunicationEngineering,GuilinUniversityofElectronicTechnologyGuilin541004)Abstrate:Ahigh-gain,hi

3、ghisolation,dual-polarizedcouplingofH-typeslotantennaisdesignedbyusingCouplingslottechnologyandtwo-gap-coupledfeedtechnologyforMIMOmobilecommunicationbasestation.Thesimplestructureistunable.Byusingthree-dimensionalelectromagneticfieldsimulationsoftwareHFSStosimulate,a

4、nantennaisdesignedandtested.Thesimulationresultsagreewellwiththemeasureddata,thegainis9.3dBiandtheportisolationislowerthan-40dB.BasedontheMOM,theanalysisfocusesonmutualcouplingbetweenthearrayelementsofMIMOsystems.Itgetsthesmallestbasestationantennaarrayelementsspacing

5、whichissetupinarichscatteringenvironmentbysimulation.Keywords:Dual-polarisation；Couplingslot；base-stationantenna；mutualcoupling；methodofmoments标准文档实用文案1引言移动通信业务在容量和质量上的不断升级，而且工作频带在移动通信中已经是非常拥挤，因此，必须采用先进的技术有效地利用有限的频率资源，满足高速率、大容量的业务需求；同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落[1,2]。MIMO技术就是基于

6、上述目的而提出的新技术,并已成为目前无线通信领域的研究热点之。MIMO技术能大大提高系统的容量,被视为未来无线通信中最有竞争力的技术之一,亦已被作为后3G、4G的候选技术。标准文档实用文案MIMO系统的实现离不开基站和移动端多天线的研究，并且由于移动端天线受到体积、重量、成本等诸多限制，提高系统通信质量的技术和措施很多靠基站端天线来实现的。本文综合运用了缝隙耦合技术和双线馈电技术设计出了一种结构为单层介质板、非常适用于移动通信中MIMO基站端的高增益、高隔离、双极化天线的Ｈ型缝隙耦合天线单元。其结构简单，容易制作，成本低廉，并给出

7、了天线的实测数据。在MIMO系统中，相关性表现在两方面，一为信道多径的相关性，一为阵元之间的相关性，最终相关性问题是由这两方面共同影响的。在假设信道多径之间独立的情况下，对于讨论阵元之间的相关性的问题，就得要求阵元间没有互耦或者互耦很小。2基站天线单元结构设计本文设计的天线结构如图1所示，天线由一层介质板加铝板组成。辐射贴片用四根塑料螺钉支撑于介质板上方。接地板和馈线分别位于介质板的上部和下部。接地板上采用一对相互垂直的H型缝隙，使隔离度明显提高，降低了交叉极化。铝板和介质板之间引入空气层，相当于减小了上层介质板的平均相对介电常数

8、，降低了微带天线的Q值，从而达到了增加天线带宽的目的，同时也提高了天线的增益[3]。微带贴片天线的口径耦合馈电方式是Pozar于1985年提出的[4],它很好地克服了微带天线传统馈电方式的许多缺点(如同轴线引入一较大的电感、馈电网络的寄生辐射等)。