[發明專利]一種小型化MIMO超寬帶天線

在審

• 申請號: 201410265229.8
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104157987A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 洪勁松;梁家軍;賈嘯;尹鈺;邵維
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/28
• 分類號: H01Q21/28;H01Q1/48;H01Q1/52
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體涉及一種由超寬帶單元天線組成的MIMO天線陣列。?

背景技術

移動通信技術是當今通信領域發展最快、市場潛力最大的研究熱點，目前第三代移動通信系統已經在世界各國開始使用，但是對于高速的移動數據傳輸能力還有很多不足。為了滿足未來移動通信高速的傳輸速率和寬覆蓋范圍的需求，MIMO技術已經被視為其關鍵技術之一。MIMO即多輸入多輸出，是一種描述多天線無線通信系統的抽象數學模型，能利用發射端的多個天線各自獨立發送信號，同時在接收端用多個天線接收并恢復原信號。該技術最早由馬可尼于1908年提出，他利用多天線來抑制信道衰落。MIMO技術是在發射和接收端分別采用多個發射天線和接收天線，信號通過發射端和接收端的多個天線發送和接收，經采用分集技術，可以改善接收端的信噪比，從而提高頻譜的使用效率。相比傳統的無線通信系統，僅采用一個發射天線和一個接收天線，即SISO系統，SISO系統在信道容量上受到了Shannon定理的限制。而采用MIMO技術在不需要增加頻譜帶寬或總發射功率情況下，采用多天線分集技術，大幅度增加系統的數據吞吐量和傳輸距離。MIMO技術的核心概念為利用多根發射天線與多根接收天線所提供之空間自由度來有效提升無線通信系統之頻譜效率，以提升數據傳輸速率并改善通信質量。?

MIMO天線技術是MIMO無線通信技術的核心技術之一。如何實現在有限空間里集成多個天線并獲得較低的互耦系數是MIMO天線設計的難點。目前減少耦合的方法有很多，例如采用左手材料，在地板上設計隔離結構。對于目前已有報道的二單元MIMO天線，大部分設計的帶寬都很窄，隔離度低，尺寸也比較大，對于小型化移動設備來說無法滿足其需求。在現有的MIMO天線陣列設計中，主要考慮如何在有限的空間里使得各天線單元之間具有較小的相關系數，在實際工程中，還要考慮天線之間的互耦、極化特性，如何增大天線的阻抗帶寬等問題。?

2013年高鵬等人提出了“超寬帶分集天線”(專利申請號201310330231.4；申請公布日：2013.07.31；發明人：高鵬，賀爽，袁斌，陳華，王寧)，該超寬帶分集天線如圖1所示，包括基板，所述基板上設置有第一金屬輻射體、第二金屬輻射體、接地板，所述接地板上設置?有第一饋電端口、第二饋電端口，所述第一金屬輻射體連接在第一饋電端口上，第二金屬輻射體連接在第二饋電端口上。該天線結構簡單，易于加工，分集特性優良，但是該天線使用的空間面積較大，天線單元之間的獨立工作性不強，并且不具有控制端口隔離度的能力。?

發明內容

本發明提出了一種小型化MIMO超寬帶天線，該天線包括兩個鏡像對稱的超寬帶單元天線，兩個單元天線正交擺放使得天線單元間的獨立工作性增強，且地板上連接兩個單元天線的折疊微帶線的不同長度可以得到不同的端口隔離度，實現隔離度高、尺寸小等優點。?

本發明通過下述技術方案實現：?

一種小型化MIMO超寬帶天線，包括介質基板，設于介質基板下層的第一接地板、第二接地板、第一微帶枝節、第二微帶枝節及折疊微帶線，設于介質基板上層的第一饋電端口、第二饋電端口、第一饋線、第二饋線、第一輻射體及第二輻射體，其特征在于天線分為兩個區域，每個區域均包含接地板、微帶枝節、饋電端口、饋線及輻射體，形成一相對獨立的單元天線；所述單元天線鏡像對稱且正交設置。?

所述單元天線的接地板通過一折疊微帶線相連接，形成共地結構，折疊微帶線的長度控制單元天線間的隔離度，使得兩個單元天線保持良好的隔離度。?

所述饋線為一長條形金屬貼片，其一端為饋電端口、位于介質基板的邊，另一端連接一輻射體。?

所述輻射體為兩個正交設置且有部分重疊的矩形金屬貼片構成，其中與饋線相接的矩形金屬貼片的短邊與饋線的邊位于一條直線上，另一矩形金屬貼片位于饋線所在直角的對角。?

所述接地板為一帶有矩形缺口的矩形金屬地板，其一直角與介質基板的直角重合，其一短邊與饋線的邊重合，所述矩形缺口位于饋線的正下方，所述矩形缺口能有效改善饋電端口的阻抗匹配。?

所述單元天線的接地板連接一微帶枝節，所述微帶枝節的形狀為階梯形，微帶枝節使得天線達到更好的阻抗匹配，并且可以進一步拓展天線的帶寬。?

本發明的一種小型化MIMO超寬帶天線，具有以下優點：?

1、本發明同時具有了低互耦、寬帶寬、結構緊湊、低成本等優點。?

2、相比現有的四單元、六單元等天線陣列，本發明的二單元天線，在保證天線阻抗帶寬寬的同時實現了小型化的設計以及具有良好的輻射特性。?