[發(fā)明專利]一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510938538.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN106876922A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小衛(wèi);高爽;耿一方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱黑石科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于無(wú)線通信領(lǐng)域的MIMO天線，具體涉及到一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的無(wú)線通信系統(tǒng)是由一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線組成的單輸入單輸出(SISO:Single-Input Single-Output)通信系統(tǒng)。由香農(nóng)定理的信道容量計(jì)算公式可以得知，SISO系統(tǒng)在有噪聲的信道中進(jìn)行可靠通信有一個(gè)上限容量。不管采用哪種調(diào)制技術(shù)、編碼類型或者其他方式進(jìn)行通信傳輸,只能接近但無(wú)法超越香農(nóng)定理的極限值。然而,隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展,消費(fèi)者對(duì)無(wú)線通信服務(wù)的質(zhì)量和業(yè)務(wù)的要求越來越高,稀缺的頻譜資源已經(jīng)成為通信發(fā)展的一個(gè)瓶頸,而MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,多輸入多輸出)技術(shù)能夠在不提高發(fā)射功率和增加帶寬的前提下,利用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線組成的收發(fā)系統(tǒng)來減少信道衰落,并成倍地提高頻率利用率和系統(tǒng)容量。

隨著用戶日漸增長(zhǎng)的需求，移動(dòng)通信的傳輸也逐漸需要變得更可靠、更高效和更高速。但是目前移動(dòng)通信系統(tǒng)可利用的頻率資源已經(jīng)變得十分有限和珍貴，因此不能再通過過多的頻譜來增加系統(tǒng)的信道容量和可靠性。MIMO技術(shù)作為4G通信中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在信號(hào)傳輸過程中，可以在不犧牲額外的頻譜資源的基礎(chǔ)上成倍地提高通信系統(tǒng)的信道容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率等。

一個(gè)MIMO系統(tǒng)通常包含了空時(shí)編解碼模塊，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制/解調(diào)模塊和天線系統(tǒng)。其中天線系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的最前端，天線的好壞將直接的影響整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。MIMO技術(shù)是指是在發(fā)射和接收端分別采用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。通常來說,信道的多徑衰落視為危害的因素，信息論已經(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO技術(shù)對(duì)多徑效應(yīng)可以加以利用，將多徑衰落信道的有害因素變?yōu)橛欣蛩兀瑥亩岣哒麄€(gè)MIMO系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，因此可以獲得巨大的容量。

MIMO天線設(shè)計(jì)是MIMO通信技術(shù)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一。受到接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)尺寸及結(jié)構(gòu)的限制，需要在有限的空間盡可能多地布置天線單元，對(duì)天線單元和天線陣列設(shè)計(jì)提出更高要求。因?yàn)樘炀€單元的設(shè)計(jì)、陣列單元的數(shù)目、陣列結(jié)構(gòu)以及排列方式等因素直接影響MIMO信道的空間相關(guān)性。如何在有限的空間里使得陣列中各天線單元具有較小的相關(guān) 性，使得MIMO信道相應(yīng)矩陣接近滿秩，并取得MIMO系統(tǒng)最大容量是MIMO天線設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一款適用于MIMO系統(tǒng)的緊湊高隔離的MIMO天線陣列，該天線利用中和線很好的實(shí)現(xiàn)了兩圓形天線單元的高度隔離，較好的減少了天線單元的互耦特性，使天線的結(jié)構(gòu)更加緊湊、小型化，滿足現(xiàn)代MIMO系統(tǒng)的要求。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線，其特征在于，它包括：鏡像對(duì)稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩漸進(jìn)圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(2)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對(duì)稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對(duì)稱。

所述的一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線，其特征在于，兩鏡像對(duì)稱的天線單元為漸進(jìn)型，天線上半部分為半圓型，下半部分為階梯漸進(jìn)型。

所述的一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線，其特征在于，在兩天線單元的第一階梯處引入中和線結(jié)構(gòu)，兩中和中和線的相交處為一圓環(huán)形結(jié)構(gòu)(4)，內(nèi)圓的圓心和外圓的圓心在同一垂直線上，但兩圓心不重合，內(nèi)圓圓心位于外圓圓心的正上方。

所述的一種階梯漸進(jìn)型MIMO天線，其特征在于，金屬接地板(5)為部分接地板，接地板的高度和50歐姆饋線的高度相同。

該發(fā)明具有以下的特性和優(yōu)點(diǎn)：

該天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，天線單元為兩圓形的輻射單元，結(jié)構(gòu)緊湊，兩天單元的間距較小，可以在不影響性能的前提下使天線更加小型化。

通過中和線可以有效的減少天線單元之間的互耦，使天線之間的隔離度達(dá)到-30dB。

可以通過調(diào)節(jié)中和線圓環(huán)的外圓半徑和內(nèi)圓半徑的大小，改善天線之間的耦合程度，也可以通過改變內(nèi)圓圓心的位置改善天的性能。

該天線具有較寬的帶寬，天帶寬在4GHz-6GHz之間，帶寬范圍在超寬帶帶寬(3.1-10.6GHz)內(nèi)，可以用于超寬帶。該天線具有良好的的輻射特性，在中心頻率處的回波損耗可以達(dá)到-17dB。