[發明專利]一種雙頻四單元毫米波微帶縫隙MIMO天線

在審

• 申請號: 201911136615.6
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110828998A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李海雄;張雅瓊;崔娟娟;馮治東
• 申請（專利權）人: 榆林學院
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q13/10
• 代理公司: 西安西交通盛知識產權代理有限責任公司 61217
• 代理人: 羅永娟

一種雙頻四單元毫米波微帶縫隙MIMO天線，包括矩形介質基板，矩形介質基板的上表面設有四個相同結構的天線單元，矩形介質基板的下表面鋪設金屬接地板；天線單元包括印刷在矩形介質基板上表面的矩形金屬臂，矩形金屬臂短邊與介質基板的邊沿重合，矩形金屬臂長邊延伸至介質基板的上表面內部，金屬接地板上刻蝕有T型結構縫隙，T型結構縫隙與矩形金屬臂正交，T型頭部靠近矩形介質基板邊沿；四個天線單元關于矩形介質基板上表面中心呈90°旋轉對稱布置。本發明基于變形縫隙的微帶縫隙天線結構實現了毫米波天線設計，該微帶縫隙毫米波天線能夠在兩個頻點實現諧振，各單元天線端口間隔離度較高。

技術領域

本發明涉及毫米波MIMO天線，具體涉及一種雙頻四單元毫米波微帶縫隙MIMO天線。

背景技術

自從20世紀80年代開始以來，無線通信系統得到了飛速的發展，從一開始(1G)系統承擔的簡單語音系統發展到目前先進的移動寬帶多媒體系統(4G)。在全球互聯網及移動通信的快速發展下，智能手機和平板電腦等移動設備的普及導致數據流量和移動設備連接的數量急劇增長，預計到2025年全球數據流量將到達目前200倍的增長，移動終端的數量將超過100億臺。面對信息數據的爆炸式發展，通信技術也已經不能滿足僅僅改變人類的生活，而是要進一步改變人類的生產方式。4G是無法完成改變生產方式的使命，5G無線移動通信系統應運而生，5G無線移動通信系統可以提供目前技術(4G系統)1000倍的網絡承載性能。

5G是4G的延伸和發展，具有更好的系統性能，包括：1)系統網絡的網速將極大的提升；比目前的4G-LTE區域容量擴大100倍和傳輸速率達到最低100Mbit/s至幾十Gbit/s；2)系統網絡具有非常可靠的低時延性能，滿足大約往返1ms的時延；3)增強的移動寬帶(實現超大帶寬、超高容量)等等。天線技術仍然是5G無線移動通信系統中的重要組成部分，其性能對整個系統性能有重要影響。為了完成上述5G系統的功能，傳統的天線技術無法滿足要求，就天線技術而言，5G無線移動通信系統中的實現方式主要包括：一、多天線形式及大規模MIMO技術增加了系統容量或者增加了通信區域內的基站數量；二、通過增加帶寬，比如采用較高頻的頻帶(如使用厘米波段、毫米波段的頻譜資源)；三、這兩種技術的結合。

毫米波是一種波長在1mm～10mm范圍內的電磁波。相比于低頻段微波，毫米波應用于無線通信系統中的重要優勢是毫米波擁有相當大的可用帶寬，而不利影響是空氣中的水蒸氣等會造成強烈的吸收。例如，在3～300GHz的頻譜范圍內，57GHz～64GHz是氧氣吸收帶，164GHz～200GHz是水蒸氣吸收帶，但是潛在的可用帶寬仍然有252GHz。目前，己制定技術標準或正在研究的毫米波頻段主要包括60GHz、28GHz、38GHz，中國制定的頻帶包括45GHz以及E波段。在60GHz頻段內，全球無需許可即可使用的帶寬可達7GHz～9GHz。

反觀目前主要使用的無線通信技術，如超寬帶技術，其有效帶寬也僅僅1.5GHz，8002.11n技術的有效帶寬約為660MHz，都遠遠小于60GHz毫米波通信所能使用的帶寬。

MIMO技術是一種能夠在不增加額外帶寬以及發射功率的前提下極大地提高無線通信系統數據傳輸速率和可靠性的技術。MIMO技術能夠有效地抑制無線移動通信系統中的多徑衰落，其主要技術基礎為分集技術，即頻率分集、極化分集和方向圖分集等。

MIMO系統結構組成為在無線移動通信系統發射和接收端同時部署多部天線，建立多個并行且獨立信道來提高數據傳輸速率。MIMO技術是4G無線移動通信系統中關鍵技術之一，但是在4G系統中的MIMO天線數量較少。5G系統中的MIMO系統中天線數量會擴展為幾十甚至上百個，大規模MIMO天線能夠通過小規模MIMO天線擴展而來。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中微帶縫隙天線沒有實現毫米波設計，工作頻點不多，以及各單元天線端口隔離度不高的問題，提供一種雙頻四單元毫米波微帶縫隙MIMO天線，能夠實現雙頻毫米波微帶縫隙天線，以及各天線單元端口之間較高的隔離度。