[發(fā)明專利]一種共面波導饋電的高隔離度超寬帶MIMO天線

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• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111293437A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 杜成珠;徐家銘;靳高雅;鄭煒晴;李凱佳;趙卓琳
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/50;H01Q15/24;H01Q21/24;H01Q21/00;H01Q1/38;H01Q7/00;H01Q9/30
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 王懷瑜

本發(fā)明涉及一種共面波導饋電的高隔離度超寬帶MIMO天線，包括基板、天線和接地板，所述的天線包括兩個輻射單元，各輻射單元內含有一個圓形單極子UWB天線，兩個圓形單極子UWB天線相互垂直。與現有技術相比，本發(fā)明制造簡單，結構緊湊，取消了繞線、過孔和相應的寄生源電感，減小了表面波造成的輻射損耗，增加了天線增益，具有高隔離度特性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種無線通信天線，尤其是涉及一種共面波導饋電的高隔離度超寬帶MIMO天線。

背景技術

2002年2月，美國聯邦通信委員會(FCC)制定了超寬帶(UWB)技術的民用化規(guī)范，正式確定了3.1GHz-10.6GHz為超寬帶的頻帶范圍，并向民用的通信領域逐步開放。UWB技術具有大系統(tǒng)容量、強抗多徑衰落能力、高通信速率、低截獲率、強信號穿透能力、高通信質量、低耗電量、系統(tǒng)復雜度低和低成本等特點。使得UWB技術廣泛用于成像、圖像、雷達、通信等領域。

天線是作為射頻前端重要組成部分，實現了導行波和自由空間波的轉化，它的性能直接影響了通信質量。因此，在整個超寬帶通信系統(tǒng)中，展開對超寬帶天線的研究顯得尤為必要。使用多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技術能夠在不增加頻譜資源的情況下，極大地提高頻譜利用率，改善通信質量。MIMO技術是指在系統(tǒng)中的收發(fā)端分別使用多組天線，使通信信號利用通信系統(tǒng)的發(fā)射端與接收端的多組天線發(fā)射和接收，從而提高通信質量，被視為目前移動通信的核心技術之一。隨著移動通信設備的發(fā)展，移動通信設備日益往小型化、多功能化、智能化發(fā)展。如何在有限的空間范圍內，保持天線的各種性能，是一個重要的研究課題，在MIMO天線系統(tǒng)中，需要克服因為天線單元間距過小，造成天線單元之間的互耦變強，影響天線的整體性能，因此，提高超寬帶MIMO天線的隔離度，降低天線的互耦是一個重要的課題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種共面波導饋電的高隔離度超寬帶MIMO天線。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種共面波導饋電的高隔離度超寬帶MIMO天線，包括基板、天線和接地板，所述的天線包括兩個輻射單元，各輻射單元內含有一個圓形單極子UWB天線，兩個圓形單極子UWB天線相互垂直。

所述的兩個圓形單極子UWB天線之間設有隔離枝節(jié)。

所述的天線和隔離枝節(jié)均為軸對稱結構，對稱軸為隔離枝節(jié)的軸線。

所述的隔離枝節(jié)整體為條形，隔離枝節(jié)靠近圓形單極子天線的圓形貼片的一端設有分支。

所述的分支為V形。

所述的天線整體形狀為正方形裁去兩個對角后形成的不規(guī)則六邊形。

所述的基板材料為FR4。

所述的基板介電常數為4.4、厚度為0.8mm。

與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)采用是共面波導的饋電方式，不同于其他采用側饋、同軸饋的饋電方式，共面波導的饋電方式，可以降低色散效應并且制造簡單，結構緊湊，取消了繞線、過孔和相應的寄生源電感，減小了表面波造成的輻射損耗，增加了天線增益；另外共面波導饋電的天線可以根據實際需求靈活調整其大小。

(2)天線利用極化分集的方式，將兩個線極化的天線垂直放置，形成了垂直極化與水平極化，這樣不同極化的電磁波由于極化失配，使得接收到的各路信號獨立性更強；CPW結構裁去了部分共面地，較低耦合；隔離枝節(jié)能夠抵消激勵端在非激勵端上因為耦合而生產的感應電流。以上三個主要原因，天線達到高隔離的特性，天線的隔離度S21/S12的仿真結果在超寬帶范圍內均低于-22dB。