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《用于極化分集系統(tǒng)的雙圓極化天線設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第一章緒論本章主要介紹了論文選題的背景和研究的價值及意義；簡要闡述了極化分集概念及其發(fā)展方向；比較了相對于線極化天線，圓極化天線用于極化分集技術(shù)的優(yōu)勢。最后，指出了本文的主要工作．§1．1選題背景及意義無線通信無疑是當今通信領(lǐng)域中最具活力和發(fā)展最為迅速的分支之一，它也是21世紀對人類的生活和社會發(fā)展有重大影響的科學技術(shù)領(lǐng)域之一【l。131。無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展有賴于人們對高性能無線通信需求的不斷增長，人們希望能在任何時候、任何地方、能和任何人利用無線通信交換任何信息。隨著因特網(wǎng)和多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，
2、無線通信的業(yè)務(wù)種類也更加多樣化。其次，VLSI技術(shù)的驚人發(fā)展使復雜的信號處理和編解碼算法能在小體積和低功耗下實現(xiàn)。第二代(C2G)數(shù)字蜂窩制式，如GSM、CDMA制式的成功商用，也展示了通信理論上的創(chuàng)新能顯著地影響現(xiàn)實中的商用通信系統(tǒng)。但是無線通信中有兩個基本特征使它具有很大的挑戰(zhàn)性，而這些特征基本上不會成為有線通信的難題。第一個特征是衰落，包括由于多徑的疊加使信道呈現(xiàn)時變的小刻度變化特征以及由于路徑損耗引起大刻度的衰落和陰影效應(yīng)，它使得多徑信號通過不同的幅度、角度和時延到達接收機，使接收信號電平具
3、有很強的不確定性；其次，在有線通信中，各收發(fā)對之間一般可看作獨立的點對點連接，但在無線通信中，用戶間是共用空間傳播，這種開放傳輸造成的同頻相互干擾使得無線頻譜很難復用，這會使不可再生的頻譜資源在移動通信用戶規(guī)模不斷膨脹的今天變得極其緊張從而產(chǎn)生嚴重的干擾。這兩個基本特征構(gòu)成了無線通信中高可靠性和高速率的物理障礙。如何對付衰落和干擾已經(jīng)成為設(shè)計無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過人們的研究和實踐，對付上述問題的有效辦法主要包括信道的編碼調(diào)制技術(shù)、信道均衡技術(shù)、分集合成技術(shù)等等，其中，分集技術(shù)是一種比較有效的手
4、段。分集技術(shù)是指通過查找和利用自然界無線傳播環(huán)境中獨立的(至少是高度不相關(guān)的)多徑信號來實現(xiàn)。簡單地說，如果一條無線傳播路徑中經(jīng)歷了深度衰落，而另一條相對獨立的路徑中仍可能包含著較強的信號，因此可以在多個信號中選擇兩個或更多的信號進行合并，這樣可以同時提高接收端的瞬時信噪比和平均信噪比，一般可提高20dB到30dB。分集技術(shù)是移動通信的一種抗衰落技術(shù)，是一2用于極化分集系統(tǒng)的雙圓極化天線設(shè)計種用相對較低廉的投資就可以大幅度地改進無線鏈路性能的強有力的接收技術(shù)。不論是在戶外還是室內(nèi)，無線電波在經(jīng)過復雜
5、的反射和散射過程后極化將發(fā)生顯著的變化，為了有效地發(fā)射和接收信號，采用極化分集的天線就變得尤為重要。在實際應(yīng)用中，采用極化分集技術(shù)能有效地提高系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率。例如采用極化分集技術(shù)的MIMO系統(tǒng)具有良好的非相關(guān)衰落特性，當接收天線周圍存在豐富的散射物時，信道響應(yīng)矩陣的協(xié)方差矩陣為零矩陣，MIMO信道為非相關(guān)衰落信道，信道容量與瑞利衰落時信道容量一致。與單天線系統(tǒng)相比，采用雙極化天線和三極化天線的MIMO系統(tǒng)可以分別獲得約2倍和3倍的信道容量[91。研究表明，極化夾角越小，接收天線上信號空間相
6、關(guān)性越大，信道容量將隨之減小，極化正交時信道容量最大。因為實際的雙極化天線僅在一定的角度范圍內(nèi)存在極化正交特性，所以MIMO系統(tǒng)中采用的雙極化天線應(yīng)在較大角度范圍內(nèi)具有良好的極化正交特性，這樣才能保證較小的信號空間相關(guān)性，從而提高信道容量。同樣，在3G手機應(yīng)用中，用于極化分集技術(shù)的雙極化天線較其它天線更有優(yōu)勢。一方面它可以減小短時間的衰落引起的信號衰減；而另一方面，它可以防止手機突然改變通信方向時掉線，而且不需要提供附加帶寬用于信號處理。因此，開發(fā)設(shè)計雙極化天線是應(yīng)用極化分集技術(shù)的前提。在微波波段的
7、RFID系統(tǒng)中常常會使用到圓極化調(diào)制，其原理為發(fā)射左旋圓極化(LHCP)波表示邏輯?0，發(fā)射右旋圓極化波(RHCP)表示邏輯“l(fā)”。讀寫器和標簽都需要具有極化可切換意義上的圓極化天線。若使用反向散射調(diào)制，照射到標簽的入射左旋圓極化波被散射調(diào)制為右旋圓極化波向讀寫器再發(fā)射，這個過程相對于使用線極化標簽天線圓極化讀寫器天線的RFID系統(tǒng)，可以有6dB的增益轉(zhuǎn)化，使得讀寫器接收到的信號強度比前者高6dB。對于RFID系統(tǒng)，要經(jīng)過兩次因極化不完全匹配引起的功率損失，線極化的標簽接收來自讀寫器的圓極化波，損失
8、一半的功率，而讀寫器讀取來自標簽的應(yīng)答信號，也會因極化不匹配而損失3dB的功率。因此，雙圓極化天線技術(shù)的發(fā)展對RFID技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用具有重要的理論意義和實用價值。綜上所述，作為移動通信中不可缺少的重要組成部分，天線具有十分重要的作用。通過設(shè)計天線的輻射特性，特別是極化特性可以控制電磁能的空間分布，提高資源利用率，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。因此，我們可以采用極化分集技術(shù)減輕衰落的影響，獲得分集增益，提高接收靈敏度。同時，面對日益緊張的頻譜資源以及各種終端應(yīng)用對天線的要求，為了
