[發明專利]一種基于陣列天線解耦表面的雙頻帶MIMO天線

在審

• 申請號: 202011300647.8
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112467378A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 韓麗萍;陳潔;李莉;韓國瑞;張文梅
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/28;H01Q21/00
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 程園園

本發明公開了一種基于陣列天線解耦表面的雙頻帶MIMO天線，涉及通信系統綜合設計中的天線技術領域，解決了目前MIMO通信系統子信道相關性高的技術難題。本發明由并排放置的四個天線單元構成，包括第一基板、第二基板和第三基板自上而下依次層疊；陣列天線解耦表面設置于第一基板上表面，且包含四組金屬條帶，每組條帶由三條長條帶和兩條短條帶組成，長條帶和短條帶分別用于提高低頻和高頻段的隔離度，微帶饋線和輻射單元設置于第三基板上表面，輻射單元包含一條長半圓弧條帶和一條短半圓弧條帶，接地板設置于第三基板下表面。本發明可工作在WLAN的2.4/5.2GHz頻段，結構簡單，成本低，可靠性高，滿足MIMO通信系統子信道相關性的要求。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及一種基于陣列天線解耦表面的雙頻帶MIMO天線。

背景技術

隨著無線通信技術的飛速發展，頻譜資源日益緊缺，用戶對通信速率和通信質量的需求不斷增加，為了解決這些問題，學者們提出了多輸入多輸出MIMO通信系統。MIMO系統在發送端和接收端均采用多天線技術，利用多徑信道的空間自由度提高信號的接收質量和傳輸速率，進而提高頻譜利用率和系統容量。MIMO天線單元之間的互耦降低了天線的隔離度，增加了系統子信道的相關性。

近年來，國內外學者提出多種提高MIMO天線單元之間隔離度的設計方案，如采用缺陷地結構、加載諧振器及中和線等。但是它們的共同缺點是天線性能較差，具體表現在去耦結構影響天線單元的輻射特性和匹配條件，難以適應基于大規模MIMO技術的第五代移動通信系統。

如何設計出適用大規模MIMO天線的去耦結構是一個有待于解決的技術難題。陣列天線解耦表面具有寬帶解耦，易于設計的優點，適用于大規模MIMO天線。因此，研究基于陣列天線解耦表面的MIMO天線是解決MIMO系統子信道相關性技術難題的有效途徑。

發明內容

針對上述問題本發明提供了一種基于陣列天線解耦表面的雙頻帶MIMO天線。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

一種基于陣列天線解耦表面的雙頻帶MIMO天線，由并排放置的四個天線單元構成，包括第一基板、第二基板和第三基板自上而下依次層疊構成；陣列天線解耦表面設置于第一基板上表面，所述陣列天線解耦表面包含四組金屬條帶，每組條帶由三條長條帶和兩條短條帶組成，所述長條帶和所述短條帶間隔布置；微帶饋線和輻射單元設置于第三基板上表面，所述輻射單元包含一條長半圓弧條帶和一條短半圓弧條帶，所述長圓弧條帶與所述短圓弧條帶以所述微帶饋線為中心線相對布置在微帶饋線端部；接地板設置于第三基板下表面；

四個天線單元的第一基板、第二基板、第三基板和接地板均連接為一塊平板。

進一步，所述第一基板、第二基板和第三基板均為矩形介質基板。

進一步，所述第一基板和第三基板采用介電常數為4.4，厚度為1.6mm的FR4環氧樹脂材料；所述第二基板采用介電常數為1.05，厚度為10.4mm的泡沫材料。

進一步，所述第一基板、第二基板和第三基板的尺寸均為45mm×175mm。

進一步，接地板的尺寸為13mm×175mm。

進一步，所述長條帶的長為40mm，寬為4.1mm；所述短條帶的長為14mm，寬為2.1mm；相鄰兩條長條帶的間距為5.7mm。

進一步，所述微帶饋線的長度為17mm，寬度為3mm，特征阻抗為50Ω；所述輻射單元的長半圓弧條帶內半徑為6.8mm，短半圓弧條帶內半徑為2mm，長半圓弧條帶和短半圓弧條帶的寬均為1mm。