1、MIMO天線技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀近幾十年來(lái),無(wú)線移動(dòng)通們和無(wú)線局域網(wǎng)已成為如今通佶領(lǐng)域發(fā)展赧迅速和最具活力的分支領(lǐng)域之一*為人'jAXfnJ的交流提供了巨大的方便，因而必將成為21世紀(jì)最具影響人類生活與社會(huì)發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域之一*伴88著多媒休與互聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)的廣泛發(fā)展*人們時(shí)無(wú)線移動(dòng)通信提岀了更高的要求與標(biāo)準(zhǔn).航最初的僅支持語(yǔ)音通話及簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)傳輸?shù)浆F(xiàn)在的支持視頻通話、網(wǎng)頁(yè)瀏覽及各種名媒體業(yè)務(wù)等*無(wú)線移動(dòng)逋信的內(nèi)容發(fā)主了巨丈的變化，這對(duì)無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。無(wú)線移動(dòng)通信的最終發(fā)展目標(biāo)是：無(wú)論任何人在任何時(shí)候及任何地方打任何人都能翦進(jìn)柑任何類型的高質(zhì)屋的無(wú)線移動(dòng)通f生發(fā)展到現(xiàn)在，無(wú)線移

2、動(dòng)通伯系統(tǒng)經(jīng)血丫燭如下三代第一代被稱為橫擬通信系統(tǒng).只能提供模拉話音業(yè)務(wù)*如今早已退出了歷史算臺(tái)建第二代移動(dòng)通倍系統(tǒng)(2G)是抬冃前己得到廣泛燉用的數(shù)字姝窩通信系統(tǒng)主翌也括美國(guó)的IS-54136.欣洲的GSM系統(tǒng)和門本的卩DC泵統(tǒng)它們通過(guò)采用數(shù)字化話音和頻分參址接入方式*九幅度的提高了系統(tǒng)的用戶數(shù)量。但由于受到最高數(shù)據(jù)傳輸速率的限制*第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)仍不能滿足用戶對(duì)務(wù)媒體等新興業(yè)務(wù)的需要；第二代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)主姿包扌舌中國(guó)的TD-SCDMA.北美的CDMA2000及歐洲的WCDMA方案。在無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，它們都能夠提供豐富的互聯(lián)網(wǎng)及多媒體業(yè)務(wù).盡辻如此*3G移型通信索統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)能力和

3、人們的期望還是有著相當(dāng)大的差距.人們希璽即到更快速，的通信服務(wù).而且.第上代移動(dòng)通倍系統(tǒng)不能夠?qū)崿F(xiàn)幹種無(wú)線崗域網(wǎng)及衛(wèi)址網(wǎng)絡(luò)等之間的無(wú)縫漫游為了得到更高的數(shù)據(jù)仏愉速率"前代無(wú)線通借系統(tǒng)中加人化的利川頻儀時(shí)閭及編碼技術(shù)+使得無(wú)線通信系統(tǒng)的信道容吊遢近極限狀態(tài).在極托冇限的頻譜資源崎塑雜的電磴壞境中哽想進(jìn)一步提高無(wú)線系統(tǒng)的容吊，則只能充分挖掘卞域資涌了"披廣泛看成為第四代移動(dòng)通信蔡統(tǒng)(4G)出現(xiàn)前過(guò)渡階段的微波互聯(lián)接入(WiMAX)和長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)均以MIMO和OFDM為主要技術(shù)基礎(chǔ).它們都是為了滿足大容量及高傳輸速率而開(kāi)發(fā)的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)。所謂的彩輸入多輸出(Multiple

4、InpuiandMultipleOutput)系統(tǒng)是指同時(shí)在尤線樣動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)射與接收兩端便用多個(gè)發(fā)射和接收天線而不是由單發(fā)射尺線和單接收尺線組成傳統(tǒng)意義匕的單輸入單輸出(SingleinputandSingleOutput）系統(tǒng)【S1SO系統(tǒng)已經(jīng)充分利用了時(shí)間、頻率及各種編碼技術(shù)使得無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)的信道容量達(dá)到了Shannon信道公式的極限理論值，頻譜效率很難得到進(jìn)一步的提iS.MIMO系統(tǒng)可以在不占用額外頻譜帶寬及不増加發(fā)射功率的前提卞，最大化的利用空間無(wú)線傳播環(huán)境中不相關(guān)的子信道來(lái)傳輸不同的信息流。這將使得無(wú)線系統(tǒng)的信道容量得到成倍的增長(zhǎng)，進(jìn)而提高了無(wú)線通信系統(tǒng)的信息傳輸速率.與傳統(tǒng)

5、觀點(diǎn)認(rèn)為在無(wú)線空間環(huán)境中存在不利的多徑傳播現(xiàn)象相反，MIMO技術(shù)則充分利用了多徑效應(yīng)。在提高數(shù)據(jù)傳輸速率方面，MIMO技術(shù)可以獲得復(fù)用增益:在提高系統(tǒng)性能方面,MIMO技術(shù)可以獲得分集增益。MIMO技術(shù)是應(yīng)用802.1In中的一項(xiàng)核心技術(shù)。它不僅可以提升現(xiàn)有的802.11a/b/g網(wǎng)絡(luò)性能，而且還對(duì)以使數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到1OOMbit/s,實(shí)現(xiàn)真正意義上的高速率數(shù)據(jù)傳輸。在無(wú)線通信系統(tǒng)中，天線作為導(dǎo)行電磁波與自由空間電磁波之間和互轉(zhuǎn)換的換能器，其性能將直接關(guān)系到整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)的效率和質(zhì)鼠。對(duì)于在M1MO系統(tǒng)中使用的多天線而言，其要求則更加苛刻。除了要滿足單天線的一些性能指標(biāo)外，還要求MIMO系

6、統(tǒng)中的多天線Z何婆具有較低的相關(guān)性。當(dāng)兩天線Z間的距離在半波長(zhǎng)以上時(shí)，天線之間的電磁耦介很小，幾乎可以忽略不計(jì)。設(shè)計(jì)此類MIMO天線相對(duì)容易。然而，由于移動(dòng)終端體枳的限制，兩天線之間的距離將遠(yuǎn)小于其工作時(shí)所對(duì)應(yīng)的半波長(zhǎng)，因此將會(huì)發(fā)生強(qiáng)電磁耦合現(xiàn)彖其造成的結(jié)果是使天線的效率人末降低，從一個(gè)端丨I饋入的電磁能量不是在空何輻射出去，而是在其他端口泄漏出來(lái)。因此，要求多天線各端口之間要有很高的隔離度；此外，強(qiáng)電磁耦合還將改變天線輻射單元匕的表面電流分布進(jìn)而影響天線的輻射方向圖，最終將影響多天線Z間的相關(guān)性。通常移動(dòng)終端一般具右多項(xiàng)無(wú)線通信業(yè)務(wù)，這將使得所采用的MIMO天線應(yīng)具有寬頻帶或賽頻帶等特性。與

7、設(shè)計(jì)甲天線不同的是，MIMO天線之間電磁耦合的存在將使得各個(gè)諧振頻點(diǎn)之間互相影響，這對(duì)設(shè)計(jì)寬頻或多頻M1MO天線也提出了巨大的挑戰(zhàn)總之，如何在M1MO天線之間有效去耦是一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。隨著移動(dòng)終端尺寸的逐漸變小與業(yè)務(wù)的逐漸增多，在設(shè)計(jì)寬頻或多頻MIMO天線時(shí)將會(huì)變得更加困難。M1MO天線的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)分為基站與移動(dòng)終端兩種諸況。由尸基站對(duì)天線尺寸的限制婆求不高，設(shè)計(jì)基站M1MO天線的難度也降低了許多。到目前為止,已經(jīng)有專家成功設(shè)計(jì)岀了具啟24端丨1、36端門甚至48端I1M1MO天線的設(shè)計(jì)實(shí)例0"。這些天線一般被放置在立方體的表面、棱邊及八個(gè)頂角上。為了得到最佳的低互耦效果,這些天線的

8、放置標(biāo)準(zhǔn)是:相鄰的面上的天線都垂直放置,相對(duì)面上的天線之間有著最大的物理間距。圖ll(a)、(b)及(c)分別給出了這些適用J從站的八仃24端II.36r；丨I及4X?；-；IIMIMO的紹構(gòu)模世圖。圖1-1適用刊6站的MIMO天線的結(jié)構(gòu)模VI、(a)24端口：(b)36端口：(c)48竭口在設(shè)計(jì)適用于移動(dòng)終端MIMO天線時(shí)，惰況則完全不同。移動(dòng)終端內(nèi)部的天線木多采用四分之一波長(zhǎng)諧振的工作模式，如各種槽天線、單極子天線及平面倒F天線等形式。為了減小天線的尺寸,可以把天線的輻射單兀設(shè)計(jì)成各種彎曲的形狀或者在地平面上設(shè)計(jì)出各種槽縫；與此同時(shí)，為了設(shè)計(jì)具有寬頻或者藝頻特性的天線，叮以采取在輻射單尤或者地平面的柑應(yīng)位豐挖出各種不同形狀槽縫的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)閔。但若使兩天線之間距離減小到適用于移動(dòng)終端體枳的范圍內(nèi)，強(qiáng)電磁耦合效應(yīng)也隨之而來(lái)。目前適用于移動(dòng)終端MIMO天線一般設(shè)計(jì)成由兩個(gè)天線組成的MIMO尺線的形式.很少仃賽F四個(gè)的怙況|X-HL沾華人學(xué)的王斌等人設(shè)計(jì)出了一款適用于翻蓋手機(jī)的四單元MIMO天線QI,如圖12所示。這四單元MIMO天線分別印制在兩塊大小完全相同的介質(zhì)基板1