[发明专利]三极化贴片天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线装置，包括第一贴片、第二贴片和第三贴片，各贴片用导电材料制成并具有第一主表面和第二主表面，所述贴片设置成一个在另一个的上方，第一贴片在最顶上，使得所有所述主表面基本互相平行，在所述天线装置中，第一贴片具有第一边缘，第二贴片具有第二边缘，而第三贴片具有第三边缘，此外，所述天线装置包括馈电布置。

背景技术

对无线通信系统的需求稳定增长并且仍在增长，在此增长过程中已作出了许多技术改进。为通过用不相关传播路径来获得无线通信系统的增强的系统性能，MIMO(多输入多输出)系统已被认为构成了改善所述性能的优选技术。MIMO例如借助于集中发射和接收天线来使用许多分离的独立信号路径。想要得到的结果是用一些不相关的天线端口来进行接收以及发射。

对于MIMO来说，需要对信道进行估计并且不断地更新估计。所述更新可借助于以已知的方式连续发射所谓的测试信号来实现。信道的估计产生了信道矩阵。若一些发射天线T_X向一些接收天线R_X发射构成发射信号向量的信号，则所有T_X信号在各R_X天线中被求和，并且借助于线性组合，产生接收信号向量。通过将所述接收信号向量与经反转的信道矩阵相乘，所述信道被补偿并且获得初始信息，即如果知道准确的信道矩阵，就可能获得准确的发送信号向量。因此，所述信道矩阵充当T_X天线和R_X天线各自的天线端口之间的联系。这些矩阵的大小是M×N，其中M是T_X天线的输入端(天线端口)数量，而N是R_X天线的输出端(天线端口)数量。这对于MIMO系统领域的技术人员是已知的。

为了让MIMO系统有效、不相关或至少基本不相关地工作，需要一些已发射的信号。“不相关信号(uncorrelated signal)”在上下文中的意思是辐射图基本正交。这对于一个天线来说是可能的，只要所述天线被设计成以至少两个正交极化来接收和发射。若多于两个的正交辐射图被用于一个天线，则必须在具有多个独立传播路径的所谓的富散射(rich scattering)环境下使用，因为否则它不可能从两个以上正交极化中获益。富散射环境被认为当许多电磁波在空间中的单个点上重合时发生。所以，在富散射环境中，能利用两个以上正交极性，因为所述多个独立的传播路径使所述天线的所有自由度能被利用。

为了实现天线端口上的接收信号之间的低相关性，MIMO系统的天线可利用空间分离(即物理分离)。然而，这导致了不适合例如手持终端的大阵列。另一种获得不相关信号的方法是借助于极化分离，即一般用正交极化来发送和接收信号。

已有人提出了对具有三个端口的MIMO天线使用三个正交偶极子，但是这种天线制作复杂且在使用较高频率时需要大量空间，例如用于MIMO系统(约2GHz)的那些天线。虽然已构思了总共六个端口，如2002/0190908号美国专利申请中所公开的，但是正交偶极子和附随的环孔单元仍然是对于较高频率难以实现合理成本的复杂结构。

本发明要解决的目标问题是提供适于MIMO系统的天线装置，所述天线装置能够以三种基本不相关的极化来进行发送和接收。所述天线装置还应制成薄片结构以降低成本，而仍然适于较高频率(如MIMO系统中所用的频率)。

发明内容

所述目标问题借助于本发明的天线装置来解决，所述天线装置的特征还在于：所述馈电布置包含设在第一贴片中的第一馈电点，位于第一假想线上，所述假想线通过所述贴片，基本垂直于各第一主表面和第二主表面，其中，所述馈电布置还至少包括设在第二贴片中的第二馈电点和第三馈电点，各所述第二馈电点和第三馈电点被设在离第一假想线相应的距离处，第二假想线和第三假想线垂直通过第一假想线并与第一假想线相交，并且第二假想线还交于第二馈电点，而第三假想线还交于第三馈电点，第二假想线和第三假想线彼此之间成α角，角α基本上是90度，第一馈电点设置成在发射以及接收中为第一贴片供电，而第二馈电点和第三馈电点设置成在发射以及接收中为第二贴片供电；在第一工作模态下，第一馈电点使得在第一边缘和第二边缘之间形成的第一缝隙中获得恒定的第一电场，所述第一电场还在所述边缘之间被定向；在第二工作模态下，第二馈电点使得在第二边缘和第三边缘之间形成的第二缝隙中获得第二电场，所述第二电场还在第二边缘和第三边缘之间被定向，并且沿着第二缝隙作正弦变化；在第三工作模态下，第三馈电点使得在第二缝隙中获得第三电场，所述第三电场还在第二边缘和第三边缘之间被定向，并且沿着第二缝隙作正弦变化。