[發(fā)明專利]一種基于交趾耦合結(jié)構(gòu)的C波段平面MIMO天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911136651.2
• 申請(qǐng)日: 2019-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN110829013B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng);李海雄;張生;張凱煜;馮治東;張雅瓊;崔娟娟;亢福仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 榆林學(xué)院
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q9/40;H01Q21/00
• 代理公司: 西安西交通盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 61217
• 代理人: 羅永娟

一種基于交趾耦合結(jié)構(gòu)的C波段平面MIMO天線，包括矩形介質(zhì)基板，矩形介質(zhì)基板的下表面設(shè)置金屬接地板；介質(zhì)基板上設(shè)置有鏡像對(duì)稱的兩個(gè)天線單元，天線單元包括設(shè)置在介質(zhì)基板上表面的饋電金屬臂，饋電金屬臂末端連接水平金屬臂，水平金屬臂末端連接交趾耦合結(jié)構(gòu)，交趾耦合結(jié)構(gòu)由等距離分布的偶數(shù)條豎直金屬臂和兩條水平金屬臂組成，其中奇數(shù)條豎直金屬臂與上邊水平金屬臂連接，偶數(shù)條豎直金屬臂與下邊水平金屬臂連接，介質(zhì)基板的下表面設(shè)置另一水平金屬臂和豎直金屬臂，該水平金屬臂通過金屬過孔與交趾耦合結(jié)構(gòu)連接，豎直金屬臂連接金屬接地板。本發(fā)明兩個(gè)天線單元端口之間具有高隔離度，而且每個(gè)天線單元的工作頻帶都較寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于交趾耦合結(jié)構(gòu)的C波段平面MIMO天線。

背景技術(shù)

自從20世紀(jì)80年代以來，無線通信系統(tǒng)得到了飛速的發(fā)展，從一開始(1G)系統(tǒng)承擔(dān)的簡單語音系統(tǒng)發(fā)展到目前先進(jìn)的移動(dòng)寬帶多媒體系統(tǒng)(4G)。在全球互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信的快速發(fā)展下，智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備的普及導(dǎo)致數(shù)據(jù)流量和移動(dòng)設(shè)備連接的數(shù)量急劇增長，預(yù)計(jì)到2025年全球數(shù)據(jù)流量將到達(dá)目前200倍的增長，移動(dòng)終端的數(shù)量將超過100億臺(tái)。面對(duì)信息數(shù)據(jù)的爆炸式發(fā)展，通信技術(shù)也已經(jīng)不能滿足僅僅改變?nèi)祟惖纳睿且M(jìn)一步改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式。4G無法完成改變生產(chǎn)方式的使命，5G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，5G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)可以提供目前技術(shù)(4G系統(tǒng))1000倍的網(wǎng)絡(luò)承載性能。

5G是4G的延伸和發(fā)展，具有更好的系統(tǒng)性能，包括：1)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)速將得到極大的提升，比目前的4G-LTE區(qū)域容量擴(kuò)大100倍，傳輸速率達(dá)到最低100Mbit/s至幾十Gbit/s；2)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有非常可靠的低時(shí)延性能，滿足大約往返1ms的時(shí)延；3)增強(qiáng)的移動(dòng)寬帶(實(shí)現(xiàn)超大帶寬、超高容量)等等。4G之前的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)使用的頻譜資源都是3GHz以下的低頻，當(dāng)前3GHz以下的頻譜資源已經(jīng)非常緊張，無法再為5G、6G等未來的無線移動(dòng)通信系統(tǒng)提高更多的頻譜資源，而且即便有少量的頻譜也無法滿足大量快速傳輸數(shù)據(jù)的要求。所以5G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)開始使用相對(duì)較高的頻譜資源，同時(shí)也積極開發(fā)毫米波無線通信系統(tǒng)。未來的6G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)必將使用更高的頻率資源，比如利用C波段進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的無線傳輸。天線技術(shù)仍然是無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的重要組成部分，其性能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能有重要影響，同時(shí)也是5G、6G等智能時(shí)代無線移動(dòng)通信系統(tǒng)重要組成部分。

傳統(tǒng)的天線技術(shù)已經(jīng)無法滿足5G系統(tǒng)的任務(wù)目標(biāo)，5G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的天線實(shí)現(xiàn)方式主要包括：一、多天線形式及大規(guī)模MIMO技術(shù)增加了系統(tǒng)容量或者增加了通信區(qū)域內(nèi)的基站數(shù)量；二、通過增加帶寬，比如采用較高頻的頻帶(如使用C波段、毫米波段的頻譜資源)；三、這兩種技術(shù)的結(jié)合。MIMO技術(shù)是一種能夠在不增加額外帶寬以及發(fā)射功率的前提下極大地提高無線通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率和可靠性的技術(shù)。MIMO技術(shù)能夠有效地抑制無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多徑衰落，其主要技術(shù)基礎(chǔ)為分集技術(shù)，即頻率分集、極化分集和方向圖分集等。MIMO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成為在無線移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)射和接收端同時(shí)部署多部天線，建立多個(gè)并行且獨(dú)立信道來提高數(shù)據(jù)傳輸速率。MIMO技術(shù)是4G無線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，但是在4G系統(tǒng)中的MIMO天線數(shù)量較少。5G系統(tǒng)中的MIMO系統(tǒng)中天線數(shù)量會(huì)擴(kuò)展為幾十甚至上百個(gè)，大規(guī)模MIMO天線能夠通過小規(guī)模MIMO天線擴(kuò)展而來。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中平面MIMO天線工作頻帶寬度不足的問題，提供一種基于交趾耦合結(jié)構(gòu)的C波段平面MIMO天線，同時(shí)包含了兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的天線單元，兩個(gè)天線單元端口之間具有高隔離度，而且每個(gè)天線單元的工作頻帶都較寬。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明有如下的技術(shù)方案：