[發明專利]一種基于F-P腔的四極化MIMO天線

有效

• 申請號: 201911119291.5
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110854530B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 樸大志;王軼玨
• 申請（專利權）人: 中國傳媒大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q15/24
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;賈允

本發明公開一種基于F?P腔的四極化MIMO天線，包括金屬地板，底層介質基板，第一、二激勵天線，第三、四激勵天線，介質腔，上層介質基板，周期性金屬貼片；上層介質基板與周期性金屬貼片共同組成部分反射表面；部分反射表面、介質腔與金屬地板、底層介質基板共同構成F?P腔；部分反射表面構成F?P腔的一端，金屬地板和底層介質基板構成F?P腔的另一端；第一、二激勵天線，第三、四激勵天線設置于介質腔內部。其中第一、二激勵天線激勵形成一個雙極化微帶貼片天線；第三、四激勵天線激勵形成兩個正交的電偶極子天線。本發明所提出的技術方案可以充分利用天線結構，獲得一種緊湊型、多極化、高增益MIMO天線設計。

技術領域

本發明屬于天線領域，特別地，涉及一種基于F-P腔的MIMO天線。

背景技術

隨著無線通信技術的迅速發展，多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)日益受到人們的關注。MIMO技術是指在收發兩端同時采用多個天線，通過信號處理技術，利用無線信道中的多徑傳播特性，可以建立多個并行的空間子信道，在不增加帶寬和發射功率的情況下，可以成倍地高通信系統的頻譜效率和信道容量，能夠滿足人們對大容量高質量通信的需求，因此MIMO技術被認為是未來通信系統中的關鍵技術。近年來，人們對小型化系統的需求日益提高，采用極化分集技術的緊湊型多極化MIMO系統被提出并被證明可以很好地解決這個問題。傳統的空間分集技術需要通過足夠大的天線單元間距來獲得低耦合特性，而極化分集技術很好的克服了這一缺點，既實現了收發兩端多天線系統的設計，又大大地縮減了無線通信系統所需的空間體積。

為了滿足5G比4G網絡的容量提升1000倍的目標，必須使用更大的帶寬，而低頻段的頻譜資源趨于飽和，因此人們準備在5G移動通信中使用毫米波頻段(頻率30-300GHz，對應波長1-10mm)。然而，毫米波頻段與低頻段相比也存在一些重要的問題，如更大的路徑損耗，穿透損耗，嚴重的大氣吸收和雨衰等。研究測試表明，當頻率提高一倍時，路徑損耗將增大6dB。為了對抗毫米波傳輸中的路徑損耗，需要使用由多個天線陣元組成的一個高增益的天線子陣來構成一個MIMO天線單元。

對于單輸入單輸出(Single-Input Single-Output，SISO)系統，為了提高天線增益，傳統方法是利用大口徑的反射面天線，或微帶、縫隙等結構的陣列天線來實現，如果直接應到MIMO系統中，天線陣的尺寸將隨著MIMO端口數和各端口增益的增加而變大，且需要設計復雜的饋電網絡，此外在MIMO天線的設計中還要使各個端口之間保持較高的隔離度。因此，如何獲得緊湊型、高增益、高隔離度的MIMO天線陣成為MIMO系統設計中具有很大挑戰且急于解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中存在的技術問題，本發明提出了一種基于F-P腔的四極化MIMO天線，該天線具有結構緊湊，多極化，高增益，高隔離度的特點。

具體地，提供一種基于F-P腔的四極化MIMO天線，所述天線具有如下結構：金屬地板，底層介質基板，四個激勵天線，介質腔，上層介質基板，周期性金屬貼片；所述上層介質基板與所述周期性金屬貼片共同組成部分反射表面；所述部分反射表面、介質腔、金屬地板和底層介質基板共同構成F-P腔；所述部分反射表面構成所述F-P腔的一端，所述金屬地板和底層介質基板構成所述F-P腔的另一端；所述四個激勵天線放置于所述介質腔內部；所述激勵天線由四個饋電端口激勵得到四種極化分量。

本發明具有如下有益效果：本發明所提出的系統中，在F-P腔的部分反射表面與地板間的介質中放置四個激勵天線得到四個極化分量，可以利用同一個F-P腔同時提高四種極化方式的端口激勵天線的增益，且在天線尺寸相同時，所述四極化MIMO天線在自由空間中的信道容量增益明顯大于單極化MIMO天線。這樣在不增加尺寸的情況下，可以充分利用天線結構，獲得一種緊湊型、多極化、高增益MIMO天線設計。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步詳細的說明：