60GHz平面MIMO天線的研究.pdf

1、近年來，隨著手持設(shè)備性能的不斷發(fā)展，消費者對于數(shù)據(jù)傳輸有了越來越高的需求。而60GHz無線通信頻段由于其高達Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率而逐漸吸引了研究者們的重視，以滿足人們對于高數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。同時，60GHz無線通信還具有較高的安全性，作為室內(nèi)信號傳輸能做到很好的保密性。因此，各國紛紛制定了用于60GHz無線通信的802.1ad標(biāo)準(zhǔn)，對于60GHz無線通信的研究也成為熱點。
　　然而，60GHz頻段無線通信存在明顯的瓶頸，首先，60

2、GHz頻段電磁波處于大氣的吸收峰值，導(dǎo)致信號傳輸具有很大的衰減，室內(nèi)的一些障礙物包括墻體、玻璃等甚至人體都對信號有一定的損耗。其次，信號傳輸中存在多徑衰落效應(yīng)，這些缺陷對信號實現(xiàn)較遠距離的傳輸是比較大的阻礙。MIMO（multiple-input multiple-output）技術(shù)可以獲得分集增益，有效地提高信道容量和信噪比，同時也是對抗多徑衰落的有效手段，因而將MIMO技術(shù)和60GHz通信結(jié)合起來，對于克服該頻段的缺陷，實現(xiàn)信號的較

3、遠傳輸是十分有利的。而天線作為信號的收發(fā)部分自然成為了60GHz頻段的研究熱點之一，設(shè)計工作于60GHz的MIMO天線也是一個重要的研究方向，但這一方面的研究還比較缺乏甚至處于空白，所以本課題選擇這一研究方向。
　　本論文的主要工作包括：
　　1、設(shè)計并實現(xiàn)了兩款60GHz頻段的微帶天線，一款天線采取修改的U型輻射貼片設(shè)計，測試結(jié)果表明，天線的帶寬為58.4GHz到63.2GHz，滿足60GHz無線通信的要求，同時對本論文中

4、頻率響應(yīng)、方向圖的測試方法與步驟進行了詳細(xì)地介紹和說明；第二款天線是2?2微帶陣列天線的設(shè)計，首先分析并設(shè)計了饋電網(wǎng)絡(luò)，測試結(jié)果表明，天線的工作頻率為57.7GHz到62.3GHz，同時測得天線的最大峰值增益可到18dBi。
　　2、設(shè)計并實現(xiàn)了三款不同分集方式的60GHz MIMO天線，第一款具有雙極化分集特性，輻射貼片形狀為三角形單極子天線，采取共面波導(dǎo)饋電方式，通過在45°方向引入矩形枝節(jié)，有效地減少端口間的隔離度，該天線可

5、以工作在54.7GHz到63.1GHz，同時該頻段內(nèi)端口之間的隔離度大于15dB；第二款天線具有角度分集特性，天線采用雙枝節(jié)結(jié)構(gòu)，可以較好地實現(xiàn)阻抗匹配和方向圖分集，同時對第二枝節(jié)修改成折疊式可以有效地減少端口之間的耦合，并通過地板層開L型的槽，進一步提升了端口的隔離度，天線的工作帶寬為56.5GHz~63.4GHz，整個工作頻段內(nèi)端口隔離度大于20dB，并且方向圖很好地實現(xiàn)了角度分集的特性；第三款天線為22的微帶陣列MIMO天線，首先