[發明專利]小型寬帶高隔離度的四單元MIMO天線陣

無效

• 申請號: 201010526665.8
• 申請日: 2010-10-29
• 公開（公告）號: CN102025025A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 褚慶昕;李健鳳
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/52;H01Q21/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東;黃磊

技術領域

本發明涉及移動通信技術，具體涉及小型寬帶高隔離度的四單元MIMO天線陣。

背景技術

目前無線通信面臨的主要問題是如何提供更高的數據傳輸速率。傳統的無線通信系統是采用一個發射天線和一個接收天線的通信系統，即所謂的單輸入單輸出(SISIO)天線系統。SISO天線系統在信道容量上具有一個通信上不可突破的頸瓶——Shannon容量限制，不管采用哪種調制技術、編碼策略或者其他方法，無線信道總是給無線通信工程做了一個實際的物理限制。在不增加頻譜帶寬和發射功率的條件下，使用多天線分集技術，可以提高發射/接收信號信噪比，增大系統的容量。近年來，主要通過多元發射天線陣列，單元接收單天線(MISO天線系統)來實現分集增益。因為移動終端設備的有限空間，SIMO(單輸入多輸出)天線系統的應用造成移動終端的處理復雜，故其可行性低。但是無論是SISIO或SIMO系統，當天線數目達到一定數目時，信道容量的改善非常小。而MIMO(多輸入多輸出)系統才是真正能通過分集增益來實現大幅度提高信道容量的無線通信系統，而且其信道容量隨著天線數目的增加而增大。MIMO系統是指在收、發端同時采用多根天線的系統，信道容量與系統天線數目成線性比例關系，增大天線的數目，信道容量有大幅度的提高。MIMO技術已經被視為第四代移動通信技術的重要組成部分而受到通信界的強烈關注。

MIMO天線設計是MIMO通信技術的主要三大關鍵技術之一。對于基站而言，因為可用空間大，多天線技術的應用容易得到實現。但是對于手持設備來說，將多個天線集成在小空間中，會引起很大的互耦，天線的分集性能就隨之下降，無法達到信道容量與MIMO天線系統的天線數目成線性比例增量的趨勢。如何減小天線單元間的耦合是MIMO天線設計的難點，目前減小耦合的主要方法有：采用EBG地板結構，在地板上嵌入細縫，加入反射單元，或者增加地板分支。在有限的空間中集成的天線數目越多，要得到寬阻抗帶寬就會越困難。現有的MIMO天線設計主要都是采用以上四種方法之一來減小互耦，但是天線單元數目一般為二，而且大部分設計的帶寬都比較窄。

數量不多的已經報道的四單元MIMO天線設計，它們的帶寬更小，隔離度更低，尺寸也比較大，無法滿足小型多功能手持設備的要求。

如圖1所示為傳統的地板四單元MIMO天線陣結構，盡管單個天線單元(天線單元15a、15b、15c和15d)的阻抗帶寬很寬，可是當它們被集成為多天線單元的MIMO天線陣后，受到各天線單元相互間互耦的影響，天線單元的阻抗帶寬變差。如圖2所示為上述MIMO天線陣結構頻率響應的電磁仿真曲線。

所以，現有的MIMO天線陣設計中，由于主要考慮如何減小天線單元間的互耦問題，不考慮如何增大或者保留天線陣元原有的阻抗帶寬問題，更不考慮性能獨立可控問題，這就使得MIMO天線陣技術沒有得到本質性的提高。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供小型寬帶高隔離度的四單元MIMO天線陣，本發明通過采用雙帶線結構(18)和阻抗匹配結構(21)，使得天線單元的阻抗帶寬非常寬，故天線單元能在小尺寸的情況下，得到很好的阻抗帶寬。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：小型寬帶高隔離度的四單元MIMO天線陣，包括介質基板(11)，以及MIMO天線的天線單元(15a)、天線單元(15b)、天線單元(15c)和天線單元(15d)；天線單元(15a)、天線單元(15b)、天線單元(15c)和天線單元(15d)結構相同，位于天線單元(15a)、(15b)、(15c)和(15d)的正下方沒有設置地板；天線單元(15a)和天線單元(15b)反向、平行地放置在介質基板(11)一端；天線單元(15c)和天線單元(15d)反向、平行地放置在介質基板(11)的另一端；天線單元(15a)與天線單元(15c)形成反向平行結構；天線單元(15b)與天線單元(15d)形成反向平行結構；所述介質基板(11)包括介質基板背面(12)和介質基板正面(13)，地板(14)印制在介質基板背面(12)；