[發明專利]支持雙頻的貼片射頻天線單元及相應的射頻天線系統

在審

• 申請號: 201210014619.9
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102570019A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 徐正偉;孫鈺君;楊軍
• 申請（專利權）人: 上海大亞科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q5/00;H01Q5/01;H01Q21/00;H01Q1/52
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔;鄭暄

技術領域

本發明涉及無線電技術領域，特別涉及天線技術領域，具體是指支持雙頻的貼片射頻天線單元及相應的射頻天線系統。

背景技術

目前對于MIMO(Multiple-Input?Multiple-Output，多入多出)通信技術大致可分為MIMO算法開發、MIMO無線建模以及多天線設計三個主要方面。

多天線發出的信號在無線信道中經散射傳播而混合在一起，再經收端多天線接收后，系統通過空時處理算法分離并恢復出發射數據，其性能取決于各天線單元接收信號的獨立程度，即相關性，而多天線間的相關性與散射傳播及天線特性密切相關。同時，多天線之間由互耦而引起的相互干擾一般很難用基帶算法和信號處理技術來解決。因此，實現MIMO系統的高性能除依賴于多徑傳播的豐富度外，還依賴于多天線單元的合理設計。對于空間域而言，實驗表明，由于散射傳播環境不同，提供空間低相關的衰落信號所需要的天線單元間距也不一樣。比如，偏遠地區的宏小區環境可能需要若干個波長間隔才能獲得天線解相關，而豐富散射的室內環境可能只需半個波長間距。對于極化域而言，交叉極化耦合度決定了能否提供極化分集，或能否提供近似正交的并行信道。因此，MIMO多天線的設計是與傳播環境和天線的安裝位置緊密相關的。

近年來國內外針對MIMO天線設計做了一些研究，主要有以下相關技術內容：

【1】Azremi?A.A.H.，Kyro，M.，Ilvonen，J.Five-element?inverted-F?antenna?array?for?MIMO?communications?and?radio?direction?finding?on?mobile?terminal?2009?Loughborough?Antennas?&Propagation?Conference，2009，557-560。

【2】Saou-Wen?Su，Jui-Hung?Chou.Internal?Wideband?Monopole?Antenna?for?MIMO?Access-point?Applications.2008?Antennas?and?Propagation?Society?International?Symposium.2008，1-4。

【3】Chi-Yuk?Chiu，Jie-Bang?Yan，Murch?R.D.Compact?Three-Port?Orthogonally?Polarized?MIMO?Antennas.IEEE?Antennas?and?Wireless?Propagation?Letters.2007，(6)：619-622

【4】Sarrazin?J.，Mahe?Y.，Avrillon?S.Investigation?on?Cavity/Slot?Antennas?for?Diversityand?MIMO?Systems：The?Example?of?a?Three-Port?Antenna.IEEE?Antennas?and?Wireless?Propagation?Letters.2008，(7)：414-417。

在空間分集與角度分集天線陣設計方面，文獻【1】用五個標準的IFA天線組成一個MIMO陣，為了降低天線元之間的互耦，其將五個天線元分為三組，分別放置在地板的三個邊沿上，盡量加大天線元距離以達到解相關的目的。同時，同邊的兩個IFA天線采用“背靠背”的形式放置(兩者的短路臂相鄰，輻射臂開口反向)。這種“背靠背”的放置方式一定程度上帶來了角度分集。文獻【2】將這種“背靠背”的放置形式進行了一定的改進，其將3個天線元放置在一個圓形面上，三個天線元之間的夾角均為120°，三個天線的短路臂均朝向圓心處，從而形成一定程度上的角度分集，各天線元之間的互耦均小于-20dB。整體上來看，同時采用空間分集與角度分集可以獲得更加良好的解相關性能并獲得更加良好的分集增益，在近年的MIMO設計中被廣泛應用。但此類方法最大的問題在于MIMO天線體積通常較大，不利于產品整體設計。

考慮到體積因素，目前國內外研究者在MIMO天線設計引入了多極天線。文獻【3】【4】設計了一系列三維的多極化天線，他們都以線極化輻射元作為基礎，然后將多個完全一樣的輻射源進行巧妙的三維正交排列放置，從而實現多極化分集。其中文獻【3】在實現極化分集的同時融入角度分集設計，從而使得各輻射元之間的互耦更低。然而這種三維結構的多極化天線十分難以安裝，在實際工程中應用價值不大。