MIMO系统微带分形阵列天线设计与仿真研究

"这篇论文研究了在MIMO系统中的微带分形阵列天线设计与仿真技术。作者杜清亮和刘建霞通过设计二阶正方形迭代微带分形阵列天线和一阶Koch微带分形阵列天线，利用HFSS10.0电磁仿真软件进行优化，使这些天线适用于4.2GHz/5.8GHz和4.75GHz/5.8GHz频段。设计的天线在增益、交叉极化隔离度和端口隔离度方面表现出显著提升，且实现了圆极化特性，满足MIMO系统对天线小型化、多频段、圆极化以及高增益、低相关性的需求，为MIMO系统的天线设计提供了参考价值。" MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）系统是一种无线通信技术，通过使用多个天线在发送和接收端同时传输和接收信号，以提高数据传输速率和系统容量。在MIMO系统中，天线设计是关键环节，因为它们直接影响到信号的质量和系统性能。 微带分形阵列天线是一种结合了微带天线和分形理论的创新设计。微带天线因其小型化、轻量化以及易于集成的优点广泛应用于无线通信设备中。而分形理论引入到天线设计中，可以增加天线的频率带宽和空间复用能力，同时还能改善天线的辐射特性。 在本文中，作者设计的二阶正方形迭代微带分形阵列天线和一阶Koch微带分形阵列天线，都是基于经典的分形几何形状。二阶正方形迭代意味着阵列中的每个天线单元经过两次分形迭代，而一阶Koch曲线则是在一次迭代后形成。这些分形结构增强了天线的频率选择性和辐射效率。 通过HFSS（High Frequency Structure Simulator）软件的仿真，作者对这两款天线进行了优化，确保它们在指定频段内工作，并获得了理想的性能指标。仿真结果显示，这两款分形阵列天线相比于单一单元天线，其增益有显著提升，表明它们能更有效地集中和传播信号。交叉极化隔离度大于15dB，这意味着不同极化方向的信号之间有良好的隔离，减少了干扰。此外，各端口间的隔离度也大于15dB，这意味着各个发射或接收通道之间的信号不会互相串扰，有利于提高系统的并行处理能力。 圆极化特性是这两款天线的另一个重要特征，它允许天线接收来自任何方向的圆极化信号，提高了通信的可靠性。这对于MIMO系统尤其重要，因为它能够减少由于信号极化不匹配导致的通信损耗。 这篇论文的贡献在于提出了一种适用于MIMO系统的新型微带分形阵列天线设计，通过仿真验证了其优良的性能，为实际无线通信系统中的天线设计提供了新的思路和方法。这种设计不仅满足了小型化和多频段的需求，还实现了高增益、低相关性和圆极化，对于提升MIMO系统的整体性能具有重要意义。