[實用新型]一種新型MIMO帶有去耦網絡的小型天線陣

有效

• 申請號: 201320552588.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN203445240U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 王友保;史超
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

本實用新型涉及無線通信領域，特別涉及一種新型MIMO帶有去耦網絡的小型天線陣。

背景技術

近二十年來，無線通信的發展給人們的生活帶來了巨大的變化，使得人與人之間的交流越來越便捷，與此同時，人們對于通信內容和質量的要求也越來越高。從最初的語音通話到現在的視頻服務和多媒體業務，通信服務內容上的變化意味著對無線通信技術提出了更高的要求。目前，世界各國已經開始了第三代移動通信的產業化進程，而學術界研究的重點也開始轉移到第四代移動通信技術。在前三代的無線通信技術中，充分利用了時間、頻率、和編碼技術，使得通信容量已經接近極限。針對目前不斷增長的無線業務需求、有限的頻譜資源和日益復雜的電磁傳播環境，只有充分利用空域資源，才能使得無線信道的容量大幅提高。

MIMO（Multiple?Input?Multiple?Output，多輸入多輸出）技術正是通過在發射機和接收機兩端使用多天線，充分利用空間環境中不相關的子信道來使得信道容量大幅提高的新一代無線通信技術。在理想情況下，在不增加發射功率和不占用額外頻譜資源的前提下，MIMO技術可以使得信道容量成倍增長。由于在收發兩端都要使用多個天線單元，所使用天線的性能對于MIMO系統的設計而言就顯得十分重要。除了傳統無線通信系統對于天線的要求以外，MIMO系統通常要求天線單元之間要具有低相關性。在理想情況下，天線單元之間的距離需要在0.4到0.5倍波長以上才能保證天線單元之間的低相關性。而這樣的距離在無線通信頻段大概在60mm到75mm。因此，在通常的無線通信系統中，基站中架設多個天線單元以保證天線單元之間的低相關性相對容易實現，而在小型移動終端中，由于受到終端尺寸的限制，放置多個天線單元且保證天線單元之間的低相關性就很難。因此，在小型移動終端中設計多天線就成為了MIMO系統中多天線設計的難點。在小型移動終端中設計多天線的困難還表現在：

在小型手持移動終端中放置多個天線單元，如何減小天線單元之間的互耦是一個關鍵的問題。互耦的存在是不可避免的，但是在小型移動終端中，由于天線單元之間的距離總是很小，互耦的問題就顯得愈發嚴重。互耦的存在既會降低天線效率，也會對天線單元之間的相關性產生影響，而在寬頻的條件下設計低互耦的多天線就更加困難。這也是小型移動終端中多天線設計的核心問題。

除了以上這些，還通常需要考慮天線能夠與系統共形以及低成本等等因素。因此，小型手持移動終端的多天線設計需要綜合考慮各方面的因素，是多天線設計中極具挑戰的一個研究方向。

實用新型內容

本實用新型的目的是為了克服上述問題，提供一種新型MIMO帶有去耦網絡的小型天線陣。

為達到上述目的，本實用新型采用的方法是：一種新型MIMO帶有去耦網絡的小型天線陣，包括背面接地的介質板，在介質板正面設置有兩個單元天線、兩段電微帶線、一個解耦網絡，所述的兩個單元天線對稱設置在介質板的兩側，兩段電微帶線分別與兩個單元天線相連接，在兩段微帶線的末端之間連接有解耦網絡，所述的解耦網絡采用折疊型階梯阻抗諧振器設計成的帶通濾波器，在每個微帶線的末端分別連接有單支節匹配網絡。

作為本實用新型的一種改進，在所述的天線單元與所述的微帶線之間設置有階梯阻抗匹配器。

作為本實用新型的一種改進，所述的介質板的等效介電常數為2.65，厚度為為1mm。

根據權利要求1所述的一種新型MIMO帶有去耦網絡的小型天線陣，其特征在于：所述的單元天線為倒置的“L”型。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型通過解耦網絡，可以將天線單元的設計和解耦網絡的設計分開進行，即可以先將天線的匹配設計好，然后再加入相應的解耦網絡對其解耦，相當于對聯合優化問題分步進行，從而簡化了設計。

采用倒置的“L”型的印刷天線的設計，它剖面薄，體積小，重量輕，造價低，具有全向輻射性能，最重要的一點是能與電路板有機結合，并且具備很好的共形設計潛質，方便地與饋電網絡和器件集成成塊，與微電子技術緊密結合，功能強。

采用折疊型階梯阻抗諧振器設計成的帶通濾波器這一新型的結構作為天線之間的解耦網絡，突破了之前所局限的幾種模式。用它作解耦網絡的優點在于通過折疊枝節的長度方便調整頻率，設計結果更加優異，從而比較容易達到所需的效果。

附圖說明

圖1、本實用新型的解耦網絡的基本模型；

圖2、本實用新型的兩單元天線的解耦網絡的模型；