一种紧凑的双极化超宽带MIMO天线设计
近年来超宽带无线通信得到了学术界和业界的广泛关注,人们对超宽带天线也进行了大量的研究和设计。文献[1]设计的超宽带天线是在天线地板平面上开一个矩形槽来提高隔离度,但是设计的超宽带天线阻抗带宽过高。文献[2]提出的双极化超宽带天线,实现了阻抗匹配,可是设计中没有考虑天线的轴比问题。文献[3]中设计的多输入多输出(MIMO)超宽带天线,显著地降低了多径衰落的影响,然而设计的天线结构不紧凑,体积过大。综上所述,现有的天线无法很好满足超宽带天线结构紧凑、体积小,抗多路干扰、减少信号衰减、高隔离度、阻抗匹配等要求。
本文设计了一种新型、紧凑的双极化超宽带MIMO天线,采用一个六边形结构的贴片,实现了结构紧凑、体积小的目的,而且可以减少信号衰减、抗多路干扰等。在六边形贴片的地板平面上接一个矩形垂直臂,实现了35%的3 dB轴比带宽,以及两个端口之间的隔离。同时,在矩形垂直臂中加入一个L型散热器,提高了隔离度。该天线明显减少了多径衰落的影响,而且具有很高数据吞吐量。该天线可以应用于超宽带无线通信系统。
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(ⅱ) 若F∘T′(y)没有大于1的特征值,则indexw(T,y)=indexSy(T′(y),0)=(-1)σ,
1 天线结构设计
图 1所示为天线的结构示意图和实物图,图 1(a)为天线结构示意图,图1(b)为天线实物的正面,图1(c)为天线实物的底面。设计的超宽带MIMO天线相对介电常数为 4.4,天线尺寸为 25 mm×25 mm×1.6 mm。天线由一个六边形贴片组成,它有两个L型的散热器,用来提高隔离度和实现阻抗匹配[4]。矩形垂直臂尺寸为L1×W1。六边形的半径为12 mm,天线采用50 Ω微带线馈电,馈线末端带有圆形调谐枝节,为了改善轴比带宽,在馈电点下方的地板上挖一个矩形缺口,形成渐变结构阻抗带宽,尺寸大小为L2×W2。获得的中心频率约为7 GHz,可以利用下面的公式对中心频率进行计算[5]:
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图1 天线结构示意图和天线实物 Fig.1 Antenna structure schematic and antenna object
2017年中国最好大学排名评价的61所医药类院校分布于中国的25个省(市、区),其中辽宁的评价高校数量最多,有6所;广东和山东的评价高校数量位居第二,各有5所;黑龙江、江苏和四川各有4所评价高校;安徽、北京和广西各有3所评价高校;福建、贵州、河北、河南、江西、山西、天津和浙江等8个省份各有2所评价高校;海南、吉林、内蒙古、宁夏、上海、新疆、云南和重庆等8个省份各有1所评价高校。
包络相关系数(ECC)是超宽带天线分析的重要参数。ECC是表征天线信号衰落能力的。图9所示为仿真和测量的包络相关系数结果。从图中可以看出,ECC的测量值小于0.01。相关性可以用下面的计算公式表示[9]:
从图2和图3中可以看出,天线设计结构的不断改进优化,其性能在不断地提高,使得最终加工出的实际天线性能可以满足超宽带MIMO天线的应用[7]。
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图2 S11参数和频率的关系曲线 Fig.2 The relation curves of S11 parameters and frequencies
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图3 隔离度与频率的关系 Fig.3 The relationship between isolation and frequency
从足球来看,它是当时在中国发展得最好的西方近代体育项目。最能说明问题的如1923年澳洲橄榄球总会代表亨利·美勒,已“发现华人的足球程度可以与澳大利亚人抗衡,遂改变计划,决定邀请中国的足球队访问澳大利亚。”[12]又如1923年“被称为世界海禁最严的澳洲,凡是外国人入境均需要护照。”但是澳洲足球总会早在中国足球队到达之前就已沟通好,准免查验[13]。所以,以李惠堂为代表的乐华足球队,成了1928年中国出访东南亚的首选。
式中:c为光速;R为六边形的半径;εr为相对介电常数;fc为中心频率。
2 测量结果和讨论
采用三维电磁仿真软件CST进行天线仿真。使用R&S ZVL矢量网络分析仪分别对圆极化轴比、天线增益和辐射特性进行测量。仿真和测量的S11参数和频率的关系如图4所示。图5所示为天线的仿真和测量的轴比(AR)和频率的关系曲线;图6所示为天线的仿真和测量增益和频率的关系曲线。天线增益在2 dBi到5 dBi之间,测量的天线峰值增益在10 GHz 下为 5 dBi[8]。
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图4 S11参数和频率的关系曲线 Fig.4 The relation curves of S11 parameters and frequencies
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图5 AR与频率的关系曲线 Fig.5 The relationship between AR and frequency
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图6 天线增益和频率的关系曲线 Fig.6 The relationship between antenna gain and frequency
如图7所示,选择不同的频率进行辐射特性分析,分别在5,7和9 GHz仿真和测量辐射特性,用红色线表示仿真结果,用蓝色线表示测量结果。可以观察到这种紧凑的MIMO天线具有极化多样性,从而达到高隔离的目的[9]。
天线的仿真和测量隔离度如图8所示。从图可以看出,在3.0~10 GHz带宽内隔离度大于15 dB[10]。
在设计天线的过程中,首先是在地板上开两个宽槽,由于这种做法隔离度低,所以在宽槽内加上两个反射条,用于提高隔离度和激发无线通信链路频率的圆极化波辐射,为了更好实现阻抗匹配,在天线中又引入L型散热器,导致了轴向比的下降,最后,在地板上开一个矩形缺口,来提高轴比带宽。采用三维电磁仿真软件 CST对天线设计的几个阶段进行仿真,仿真结果如图2所示,为S11参数和频率的关系曲线,图3所示为隔离度和频率的关系曲线[6]。
例1中桃叶渡的地址是核心信息。介绍其得名由来一是婉转告知读者该景点形成的历史年代,二是迎合母语读者长期形成的对历史故事的心理期待。对外宣传时首先需要考虑保留景点地理位置和历史年代的相关信息,还需注意“小妾”一词的英译。纳妾是中国封建社会的现象,虽然在近代中国这一现象已经被法律明令禁止,但中国人心理上仍然普遍认可古代文人雅士与“小妾”之间的爱情故事,英译时可选择使用能传达美好爱情的一词“beloved woman”,忌使用带有贬义的“concubine”,以免产生不美妙的联想和不良的宣传效果。
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图7 辐射特性 Fig.7 Radiation characteristics
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图8 隔离度和频率关系曲线 Fig.8 Curves of isolation and frequency
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图9 ECC和频率的关系曲线 Fig.9 Curves of ECC and frequency
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式中:表示S11的共轭转置;
表示S12的共轭转置。
3 结论
处在那样的年纪,未来还没有被定义,生活冉冉升起。大家每天雄赳赳气昂昂,开始买日本的电器看美国的电影。拿到爱华随身听,激动得整晚睡不着觉,翻来覆去听张学友。香港是怎样的,让人神往。
[3]LI J F, CHU Q X, LI Z H. Compact dual band notched UWB MIMO antenna with high isolation [J]. IEEE Trans Antennas Propag Lett, 2013, 9(6): 4759-4766.
设计了一种紧凑的双极化超宽带MIMO天线,其具有较高的隔离度,通过在宽槽内加上两个反射条,并引入L型散热器,使天线的性能改善,测量的隔离度大于15 dB。ECC测量结果在可接受的范围内,天线可以应用于超宽带无线通信系统中。
[1]KUMAR R, KHIKLE R K. A horizontally polarized rectangular stepped slot antenna for ultra wide bandwidth with boresight radiation patterns [J]. IEEE Trans Antennas Propag, 2014, 62(7): 3501-3510.
[2]LI Y, ZHANG Z, CHEN W, et al. A dual-polarization slot antenna using a compact CPW feeding structure [J]. IEEE Antennas Wireless Propag Lett, 2010, 9(3): 191-194.
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