[實用新型]一種雙頻多極化 MIMO 天線結構

有效

• 申請號: 201220725270.5
• 申請日: 2012-12-25
• 公開（公告）號: CN202997053U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 許靈軍;劉奇;石萌;王安娜;馬欣
• 申請（專利權）人: 中國移動通信集團公司
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/24;H01Q21/30
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;黃燦

技術領域

本實用新型涉及無線通信技術領域，尤其是指一種雙頻多極化MIMO（多進多出）天線結構。

背景技術

目前，無線通信領域正朝著大容量、高速率、高可靠性方向快速發展，面對有限的頻譜資源，多進多出（Multiple?Input?Multiple?Output，MIMO）技術成為增加通信容量和提高頻譜利用率最重要的技術手段。MIMO技術突破了香農容量的理論限制，將通常認為不利的多徑衰減轉變成為有利因素，充分利用隨即衰減和可能存在的多徑傳播來提高無線數據傳輸速率，使無線傳輸的容量達到有線傳輸的水平成為可能。

MIMO系統中采用多天線技術，為了保證多個收發信道間的獨立性，多天線陣列中各天線之間必須具備較高的天線隔離度。對于此類型多天線間的隔離度主要通過空間隔離或極化隔離的方式進行：空間隔離即兩根獨立工作的天線，通過拉遠兩天線間的空間距離實現；極化隔離即兩根天線工作于不同的極化方式下達到較高的天線隔離程度。在大多數情況下，同時使用空間隔離和極化隔離，以達到更加理想的天線隔離度。

無線局域網（Wireless?Local?Area?Network，WLAN）目前開始廣泛升級到802.11n協議標準，該協議采用了正交頻分復用技術OFDM、MIMO、聚合幀等技術，支持2.4GHz和5GHz雙頻帶同時工作；其中MIMO技術支持最高空間流數為4流，理論最高速率為600Mbps。同時，由系統廠商提供的主流接入點設備（Access?Point，AP）也逐漸開始支持2.4GHz頻段和5GHz頻段雙頻同時工作，每個頻段均采用2天線MIMO或3天線MIMO技術。封裝在一個天線罩中的4根或6根天線也稱為雙頻MIMO天線，天線罩中有4根天線的雙頻MIMO天線稱為4陣元雙頻MIMO天線，天線罩中有6根天線的雙頻MIMO天線稱為6陣元雙頻MIMO天線。雙頻MIMO天線主要有兩個設計需求：

每個頻段的多根天線具有足夠高的隔離度：每個頻段的多根天線隔離度越高，每個頻段的MIMO技術效果越好；

兩個頻段間的天線具有足夠高的隔離度：兩個頻段間的天線隔離度越高，兩個頻段間的互干擾越低，同時工作時對彼此的影響越小，每個頻段的通信性能越高。

目前，已有的6陣元雙頻MIMO天線如圖1所示，2.4GHz±45°極化陣列1、2.4GHz垂直極化陣列2、5GHz±45°極化陣列3及5GHz垂直極化陣列4從左至右依次排列。主要采用±45°加垂直極化形成頻段內的三極化多天線，頻段間隔離主要采用空間隔離方式；每個頻段內，±45°極化兩列天線自身形成正交極化，但垂直極化與±45°極化均會產生電磁分量，抑制了極化隔離程度，所以垂直極化與±45°極化獨立成列，根據需要中間放置隔離條，并且要求一定的空間間隔提高頻段內的隔離度（如圖1所示）。

因為天線整體尺寸的要求，每個頻段的垂直極化與±45°的空間間隔不可能拉到理想的空間間隔狀態，故每個頻段的垂直極化天線與±45°極化天線的互耦程度明顯，其隔離度指標較差。同時，2.4GHz與5GHz頻段間亦使用空間間隔來提升隔離度，同樣受限于天線尺寸的約束，不同頻段間的空間間隔不可能足夠大以保證較小的耦合程度，故頻段間的隔離度指標亦不理想。對于天線陣列間放置隔離條可以改善隔離度來說，隔離條的高度會對隔離度指標的影響較大，但輻射方向圖又受到隔離條高度的制約，故輻射方向圖與隔離條改善隔離度兩者存在矛盾。

因此，已有6陣元WLAN?AP雙頻MIMO天線陣列方案具有如下缺點：

每個頻段不同極化天線間的相關性較高，隔離度指標較低：非正交極化方式陣列間由于電磁分量的耦合存在，導致其隔離度低；利用有限程度的空間間隔降低天線間的耦合程度，受限于天線整機的尺寸使得非正交極化天線陣列的隔離度改善不明顯，從而導致每個頻段內MIMO天線的通信效果較差；

頻段間的天線隔離度較低、雙頻同時工作時彼此影響大：兩個頻段之間的天線隔離度主要依靠空間隔離，但受限于天線罩的尺寸空間隔離提供的隔離度不高，雖然兩個頻段間可根據需要引入隔離板進一步提高兩個頻段天線間的隔離度，但隔離板能夠帶來的隔離度提升也很有限，因此頻段間的隔離度較低，雙頻同時工作時彼此影響大，導致每個頻段的通信性能較差；

另外，輻射方向圖對隔離條的要求與提升隔離度對隔離條的要求也構成矛盾。

實用新型內容

根據以上，本實用新型技術方案的目的是提供一種雙頻多極化MIMO天線結構，用于提高不同頻段間的天線隔離度，使得雙頻同時工作時彼此影響較小以及降低同一頻段內不同極化方式陣列部件的相關性，使得不同極化方式隔離度指標提高。