800mhz MIMO天线分集分析

打开实时脚本

本例分析了一个双天线分集方案，以了解位置、方向和频率对接收信号的影响。分析是在不实现阻抗匹配和考虑互耦[1]的假设下进行的。

频段参数

定义工作频率，分析带宽，计算自由空间波长。

频率= 800e6;C = physconst(“光速”）;Lambda = c/freq;BW_frac = .1;fmin = freq - BW_frac*freq;fmax = freq + BW_frac*freq;

创建两个相同的偶极子

使用天线工具箱™库中的偶极子天线元件，并创建两个长度相同的薄偶极子 $λ / 2$ ．

D1 =偶极子(“长度”λ/ 2,“宽度”,λ/ 200);D2 =偶极子(“长度”λ/ 2,“宽度”,λ/ 200);

图孤立偶极子的输入反射系数

计算一个隔离偶极子的输入反射系数，并将其绘制出来，以确认在800MHz时缺乏阻抗匹配。

Numfreq = 101;f = linspace(fmin,fmax,Numfreq);S =参数(d1,f);DipoleS11Fig =图;rfplot(1, 1)标题(的反射系数）

$图中包含一个轴对象。标题为Reflection Coefficient的axis对象包含一个类型为line的对象。该节点表示dB(S_{11})。$

创建二元数组

创建双元天线分集系统，将两根天线相距5 $λ$ ．

Range = 5*lambda;l =线性阵列;l.Element = [d1 d2];l.ElementSpacing = range;显示(l)视图(-80 4)

图中包含一个轴对象。带有标题线性阵列偶极子天线的轴对象包含patch、surface类型的6个对象。这些对象表示PEC、feed。

功率传递功能

计算并绘制两根天线的功率传递函数(S21，单位dB)。为此，计算系统的散射参数，并在整个频率范围内绘制S21。

S =参数(l,f);ArrayS21Fig = figure;rfplot(2, 1)标题(“能量传递函数”）

$图中包含一个轴对象。标题为Power Transfer Function的axes对象包含一个类型为line的对象。该节点表示dB(S_{21})。$

响应峰值显然不在800mhz。此外，请注意由于自由空间的衰减而导致的信号强度损失。

改变偶极子的空间方向

两个天线之间的能量传递现在可以作为天线方向的函数来研究。在MIMO系统中使用相关系数来量化系统性能。计算相关系数有两种方法;使用远场行为和s参数。基于现场的方法涉及数值积分。本例中建议的计算使用了天线工具箱™中可用的函数相关性，并基于s参数方法[1]。通过旋转位于正x轴上的天线，我们改变其极化方向并找到相关性

Numpos = 101;方向= linspace(0,90,numpos);S21_TiltdB = nan(1，数字(方向));Corr_TiltdB = nan(1,numel(orientation));Fig1 =图;为I = 1:数值(方向)d2。倾斜=方向(i);l.元素(2)= d2;S =参数参数(l，频率);Corr =相关性(l，频率，1,2);S21_TiltdB = 20*log10(abs(S.Parameters(2,1,1))));Corr_TiltdB(i) = 20*log10(Corr);图(图一);情节(Corr_TiltdB S21_TiltdB取向,取向,“线宽”, 2)网格在轴([min(方位))max(方位)-65 -20]);包含(第2偶极子的倾斜变化(度)) ylabel (“(dB)级”)标题(“相关性，S_2_1与极化的变化”) drawnow结束传奇(“S_2_1”，“相关”）;

图中包含一个轴对象。标题为C o r r i i on的坐标轴对象，空白S indexOf 1基线空白空白V a r i a t on空白with空白P o la r i z t on包含102个类型为line的对象。这些对象表示S_2_1, Correlation。

我们观察到，当其中一个偶极子的天线方向改变时，两个天线之间的功率传递函数和相关函数是相同的。

改变天线间距

恢复两个偶极，使它们彼此平行。通过改变两个元素之间的间距来运行类似的分析。

d2。倾斜= 0;l.Element = [d1 d2];Nrange = 201;Rmin = 0.001*lambda;Rmax = 2.5*lambda;range = linspace(Rmin,Rmax,Nrange);S21_RangedB = nan(1,Nrange);Corr_RangedB = nan(1,Nrange);Fig2 =图;为elementspacing = range(i);S =参数参数(l，频率);Corr =相关性(l，频率，1,2);S21_RangedB (i) = 20 * log10 (abs (S.Parameters (2, 1, 1)));Corr_RangedB (i) = 20 * log10 (Corr);图(图);情节(range. /λ,S21_RangedB range. /λ,Corr_RangedB,“——”，“线宽”, 2)网格在轴([min(range./lambda) max(range./lambda) -50 0]);包含(“分离距离，d/\lambda”) ylabel (“(dB)级”)标题(相关性，S_2_1随范围变化)现抽舱从结束传奇(“S_2_1”，“相关”）;

图中包含一个轴对象。标题为C的轴对象包含2个类型为line的对象，空白S索引为1的基线空白V，空白w，空白r, n。这些对象表示S_2_1, Correlation。

随着两根天线分离距离的增加，这两条曲线的表现明显不同。该图揭示了存在于特定分离处(如大约0.75)的相关谷 $λ$ , 1.25 $λ$ , 1.75 $λ$ 、2.25 $λ$ ．

检查相关频率响应

选择分离为1.25 $λ$ ，为相关谷之一。分析以800mhz为中心的10%带宽的相关变化。

Rpick = 1.25*lambda;f = linspace(fmin,fmax,Numfreq);l.ElementSpacing = Rpick;Corr_PickdB = 20.*log10(相关性(l,f,1,2));Fig2 =图;情节(f / 1 e9 Corr_TiltdB,“线宽”, 2)网格在轴([min(f./1e9) max(f./1e9) -65 0]);包含(“频率(GHz)”) ylabel (“(dB)级”)标题(“与频率相关的变化”）

图中包含一个轴对象。标题为“与频率相关的变化”的axis对象包含一个类型为line的对象。

分析结果表明，两个天线在指定频段上的相关性低于30 dB。

另请参阅

互耦对MIMO通信的影响

参考

[1] S. Blanch, J. Romeu，和I. Corbella，“从输入参数描述天线系统分集性能的精确表示，”电子。列托人。，vol. 39, pp. 705-707, May 2003. Online at:http://upcommons.upc.edu/e-prints/bitstream/2117/10272/4/ExactRepresentationAntenna.pdf