[發(fā)明專利]單極、雙極、混合MIMO天線

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110062200.6
• 申請日: 2011-03-14
• 公開（公告）號: CN102683807A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;張洋洋;季春霖
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種單極MIMO天線、雙極MIMO天線及混合MIMO天線。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體工藝的高度發(fā)展，對當(dāng)今的電子系統(tǒng)集成度提出了越來越高的要求，器件的小型化成為了整個產(chǎn)業(yè)非常關(guān)注的技術(shù)問題。然而，不同于IC芯片遵循“摩爾定律”的發(fā)展，作為電子系統(tǒng)的另外重要組成——射頻模塊，卻面臨著器件小型化的高難度技術(shù)挑戰(zhàn)。射頻模塊主要包括了混頻、功放、濾波、射頻信號傳輸、匹配網(wǎng)絡(luò)與天線等主要器件。其中，天線作為最終射頻信號的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個電子系統(tǒng)的工作性能。然而天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標(biāo)卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標(biāo)極限的基本原理使得天線的小型化技術(shù)難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場分析的復(fù)雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

與此同時，由于多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率損耗的前提下大幅度增加系統(tǒng)的信息吞吐量及傳輸距離，使得MIMO技術(shù)近年來備受矚目。除此之外，由于MIMO的核心思想是利用多根發(fā)射與多根接收天線所提供的空間自由度來提高頻譜利用效率，因此如何在有限移動終端尺寸限制下，設(shè)計高隔離度與強輻射性能的MIMO天線成為阻礙第四代移動通信系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)瓶頸。傳統(tǒng)的終端通信天線主要基于電單極子或偶極子的輻射原理進(jìn)行設(shè)計，比如最常用的平面反F天線(PIFA)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關(guān)，帶寬和天線的面積正相關(guān)，使得天線的設(shè)計通常需要半波長的物理長度。這使得傳統(tǒng)天線技術(shù)在移動終端尺寸受限的前提下難以實施。

除此之外，在一些更為復(fù)雜的電子系統(tǒng)中，天線需要多模工作，就需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。但阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設(shè)計、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時匹配網(wǎng)絡(luò)還引入了不少的能量損耗，很難滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)低功耗的系統(tǒng)設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，傳統(tǒng)天線技術(shù)在移動終端尺寸受限的前提下難以實施，以及現(xiàn)有技術(shù)的上述很難滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)低功耗的系統(tǒng)設(shè)計要求，本發(fā)明提供一種突破傳統(tǒng)天線設(shè)計的框架，省去阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜設(shè)計，保證其小型化，使其能夠應(yīng)用在尺寸受限的移動終端之中，且天線輻射面積利用率高、抗干擾能力強的MIMO天線。

本發(fā)明解決其上述技術(shù)問題所采用的第一個技術(shù)方案是：一種單極MIMO天線，所述單極MIMO天線由多個單極射頻天線組成，每個單極射頻天線包括金屬片、饋線以及連接饋線和金屬片的可短接點，所述金屬片上鏤刻有金屬微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述金屬微結(jié)構(gòu)包括互補式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式彎折線結(jié)構(gòu)以及通過前面幾種結(jié)構(gòu)衍生、復(fù)合、組合或組陣得到的金屬微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述單極MIMO天線中的每個單極射頻天線金屬微結(jié)構(gòu)均相同，或者所述單極MIMO天線中至少有兩個具有不同金屬微結(jié)構(gòu)的單極射頻天線。

進(jìn)一步地，所述每個單極射頻天線還包括用于放置所述金屬片和饋線的介質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述介質(zhì)空氣、陶瓷、環(huán)氧樹脂基板或聚四氟乙烯基板。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的第二個技術(shù)方案是：一種雙極MIMO天線，所述雙極MIMO射頻天線由多個雙極射頻天線組成，每個雙極射頻天線包括兩片平板狀的相互平行的金屬片、饋線以及接地線，所述兩片金屬片上均設(shè)置有可短接點，分別用于連接饋線和接地線，所述兩片金屬片上均鏤刻有金屬微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述金屬微結(jié)構(gòu)包括互補式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、互補式彎折線結(jié)構(gòu)以及通過前面幾種結(jié)構(gòu)衍生、復(fù)合、組合或組陣得到的金屬微結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述雙極MIMO天線中的每個雙極射頻天線金屬微結(jié)構(gòu)均相同，或者所述雙極MIMO天線中至少有兩個具有不同金屬微結(jié)構(gòu)的雙極射頻天線。

進(jìn)一步地，所述兩片金屬片上均設(shè)有金屬化通孔，所述兩片金屬片通過該金屬化通孔短接。

進(jìn)一步地，所述的每個雙極射頻天線還包括設(shè)在兩片金屬片之間的實際填充介質(zhì)，所述兩片金屬片分別位于該實際填充介質(zhì)的上下兩層。

進(jìn)一步地，所述實際填充介質(zhì)為空氣、陶瓷、環(huán)氧樹脂基板或聚四氟乙烯基板。