共形天线技术及波束形成算法研究

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随着无线通信技术的发展,天线作为发射和接收无线信号的传感器,越来越受到人们的重视。良好的天线设计以及对天线接收到的信号进行最优的处理是提高通信质量的关键。本文针对现代无线通信中的天线技术进行了研究,主要包括共形的电磁带隙多频微带天线和阵列天线的波束形成技术。 本文首先介绍微带天线的基本原理、分析方法、优缺点,并简述常见电磁带隙的结构。基于上述特点,本文设计并加工了平面微带天线,通过在其接地板上刻出周期性的矩形孔(即使用电磁带隙结构)产生多个谐振,成功设计了可用于WLAN的小型天线,该天线可以同时工作在2.45GHz、5.25GHz和5.8GHz 频段,谐振频率和方向图的实测及仿真的结果比较一致。随后本文在平面电磁带隙微带天线的基础上,设计并加工了一系列卷曲角度不同的,与圆柱共形的电磁带隙微带天线,通过实验和仿真研究了卷曲对天线谐振频率和方向图带来的影响,总结了谐振频率和方向图变化的规律。自适应阵列天线根据实时信号环境,形成最优波束,动态地跟踪期望用户,从而提高系统容量,抑制多址干扰(MAI)和共信道干扰(CCI),减小多径衰落,以及提高频谱效率等。波束形成算法是自适应天线的核心技术之一,是决定自适应天线系统性能以及其实现复杂度的关键。 本文提出了一种能够快速收敛的盲波束形成算法,它以阵列输出信号的功率最大化为准则,使用鲍威尔法调整各阵元接收信号的相位。本文方法的优势在于减少了计算量,提高了稳定性和收敛效率,不需要人为设定会严重影响算法性能的参数,以及在来波信号较多的情况下,本文方法较文献中的类似方法需要的计算量更少。本文还将鲍威尔算法与模拟退火算法相结合,分别利用鲍威尔法局部寻优快和模拟退火算法能够全局收敛的优势,提出了一种全局优化算法的初步设想。 最后,本文对前面的研究做了简要总结,并就共形的电磁带隙微带天线和自适应天线的波束形成算法两个研究方向给出了展望。
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