套用於UWB-MIMO無線終端的高性能多天線研究

《套用於UWB-MIMO無線終端的高性能多天線研究》是依託電子科技大學,由楊雪松擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：套用於UWB-MIMO無線終端的高性能多天線研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：楊雪松

項目摘要

超寬頻和多輸入多輸出相結合的UWB-MIMO技術，具有大容量、高數據傳輸率等優點。充分發揮系統優勢，有賴於高性能的天線系統。在尺寸有限的終端平台上，如何構建信道相關性小的多天線系統，是極具挑戰性的基礎性課題。大多數超寬頻天線不具有頻率穩定的輻射特性，而在有限空間內安裝多個天線時，單元間的強互耦又進一步影響系統性能。本項目旨在基於特徵模理論，研究UWB-MIMO終端天線系統。內容包括：研究超寬頻天線輻射機理，探索其實現穩定輻射、多模工作的條件；研究超寬頻天線互耦機理，建立互耦分析模型；通過對多天線單元和系統的特徵模分析，研究穩定輻射、多模式、可重構的超寬頻天線單元，構建結構緊湊的多天線系統；研究套用於無線終端的天線性能。通過理論分析、電磁仿真和實驗研究，探索UWB-MIMO終端天線實現良好輻射特性的機理和設計原理，為天線設計提供可靠的理論依據、高效的設計方法及經過驗證的若干初始模型。

結題摘要

隨著通信和雷達技術的發展，超寬頻和多輸入多輸出相結合的UWB-MIMO技術，由於其具有大容量、高數據率等優點，在通信和雷達系統中具有極大的套用潛力。要充分發揮系統優勢，有賴於高性能的天線系統。如何在尺寸有限的終端平台上，構建隔離度高、信道相關性小的多天線系統，是本項目的研究目標。 本項目基於天線基本理論、特徵模理論和最佳化理論，通過理論分析、算法設計、電磁仿真和實驗測量等多種手段，研究了超寬頻天線的互耦機理，建立了互耦分析模型，提出了降低單元互耦的方法。探索了天線的高性能拓撲最佳化方法、寬頻天線的特徵模快速算法和無條件穩定的計算電磁學方法，提出了實現超寬頻多天線減小天線尺寸、降低互耦、提高單元隔離度的方法，並對MIMO天線的通信性能以及互耦和信道相關性進行了研究。通過這些工作，研究並設計了一系列結構新穎、性能優良的天線。 通過研究，對MIMO終端天線實現良好輻射特性的機理和設計原理有了深入的理解和掌握，為下一步研究超分辨的大規模MIMO天線陣列奠定了良好的研究基礎。通過對寬頻天線特徵模快速提取算法、天線拓撲最佳化算法和無條件穩定的計算電磁學快速算法的研究，為設計各種複雜天線結構提供了高效的分析設計工具，能極大提高設計效率。通過這些探索，以本項目為基礎共發表學術研究論文43篇，其中SCI論文24篇，EI論文11篇，其他論文13篇；申請國家發明專利10項，其中授權5項；獲教育部自然科學獎二等獎1項，參加國際學術會議獲優秀學生論文獎1項。 本項目研究成果有力的推動了超寬頻多天線的分析設計能力。從立項初期單純依靠電磁仿真軟體進行試探設計，上升為結題階段多種分析手段並行的定量化設計，最終形成對性能優良的多天線系統進行高效分析和設計的工具，並提供了多種性能優良的天線結構。本項目的研究成果，豐富了天線與電波傳播理論和技術，為天線理論和工程做出了貢獻。在無線通信、智慧型交通、智慧型家居等領域中都有十分重要的理論意義、學術和套用價值。