[发明专利]一种三极化的共形天线

说明书

技术领域

本发明属于多输入多输出MIMO无线通信技术中三极化天线的技术领域。

背景技术

无线通信技术在当今通信领域飞速发展，成为了倍受人们关注也对人们生 产生活产生重要影响的科学技术领域。随着无线通信技术的发展，人们对无线 通信的需求不断增长，人们希望能随时随地相互通信交换信息，对通信信号质 量的要求也越来越高，这就对作为通信系统中重要部件的天线提出了越来越高 的性能指标要求。同时，通信系统规模不断扩大，通信系统小型化和高度集成 化的趋势日益显著，人们要求天线在达到相应性能指标的前提下占用尽可能小 的空间。

在复杂多径的传播环境中，天线的通信信道常受到温度、湿度、地形等环 境因素的影响，同时在传播过程中因为邻近建筑物和周围环境的反射影响出现 多路信号互相干扰的情况，这些方面都会对通信质量产生不利的影响。为了减 少信号传输过程中的多径衰落影响，并且能使天线在占用空间尽量小的前提下 实现高性能指标，许多先进的无线通信天线技术的研究便显得尤为重要。

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)无线通信技术的研究是当前无线 通信研究的一个重要内容，它以独特的结构和优异的性能引起了人们的广泛关 注。MIMO系统即多输入多输出系统，最早由Marconi于1908年提出，它的核 心思想是在通信系统发射机和接收机两端同时使用多个天线，通过同时采用多 个天线发送和接收信号，大大提高频谱利用率，改善信号传输效率，抑制多径 衰落。因而MIMO技术被认为是在多径环境下实现不断增长的容量需求的强有 力解决方法。虽然MIMO系统很早就已提出，但是运用到无线通信中还是70 年代之后的事，90年代贝尔实验室的研究人员对MIMO系统的研究更是推动了 MIMO系统的发展。贝尔实验室的研究工作表明，MIMO系统的信道容量可以 随着天线数量的增大而线性增大。若发射天线为M个，接受天线为N个，则系 统容量可以达到单天线系统的min(M，N)倍。

许多已发表的文章中都提到线性单极化阵列的MIMO系统，而多极化天线 则刚开始受到关注。Andrews et al.在他的文中提到，在复杂多径环境中，具有多 极化性质的天线能够提高无线通信信道容量。A.S.Konanur在他的文中提出一 种由圆环和偶极子构成的矢量天线，研究结果表明多极化天线MIMO阵列比相 同天线单元数的单极化天线阵列的信道容量更大。因为不同极化方向的分支之 间相关系数很低，完全可看作相互独立的收发通道。因此，多极化天线可以利 用更少的体积实现更多的统计独立多径通道，从而有效地提高系统容量和传输 速率。

三极化天线充分利用空间坐标系三个轴方向相互正交的特点，设计出三个 正交方向极化，在有限的体积内实现三个独立的收发通道。Das et al.研究出一 种由双极化圆形贴片和单极子构成的三极化天线。Gray et al.在他的文中介绍了 一种由双极化介质谐振器和单极子构成的三极化天线。Itoh et al.则提出了一种由 两个垂直缝隙和单极子构成的三极化天线。

发明内容

现有的三极化天线都采用了立体结构，这使它们的应用范围受到了相当的 限制。

本发明的目的在于提供一种强度高、外形隐蔽、占用空间少的三极化共形 天线。

同时，为了提高各端口间的隔离度，本发明提出采用耦合馈电和同轴馈电 相结合的方法。

本发明的特征在于含有：第一介质基片，第二介质基片和加载单极子天线， 其中：

第一介质基片，呈正方形，边长为W，高h₁，有一个圆环形贴片贴在所述第 一介质基片上端面上，所述圆环形贴片和所述第一介质基片上端面的中心重合， 所述圆环形贴片的外直径为R，内直径为Rn，所述圆环形贴片的中心为三维笛 卡尔坐标的原点；