[实用新型]一种用于无线移动终端的时间反演亚波长阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型属于电子技术领域，它涉及一种高密度布阵天线阵列，其天线面到面之间的距离远小于工作波长，具体涉及一种用于无线移动终端的时间反演亚波长天线阵列。

背景技术

提高移动通信系统的通信容量和通信速率，始终是移动通信追求的目标。随着个人业务需求的不断增长，移动终端面临着通信容量和通信速率亟待提高的巨大需求。在移动终端上设计多个天线单元，增加独立的无线信道数量，以提高移动终端的通信容量和通信速率，是未来移动通信提高移动终端通信性能的主要手段之一。

由于移动终端平台的尺寸有限，尽管人们对天线单元小型化进行了诸多研究，要将多个用于不同信道的天线集成在移动终端上，多个天线所占用的空间仍然较大。这是因为，根据传统理论，为使多天线系统获得良好的空间分集增益和空间复用增益，要求天线单元间距不小于半个工作波长，从而导致多个天线占用的空间较大。如果在有限空间内使得天线单元间距远小于半个工作波长，将导致单元间的耦合增大，各天线对应的无线信道的相关性大大提高，导致移动终端系统的通信容量和通信速率极大地降低，严重损害了通信质量，从而失去了引入多天线系统的意义。

因此，在移动终端尺寸有限的平台上，如何构建众多信道相互独立的高密度多天线系统，从而极大地提高通信容量和通信速率，可以采用极化分集等方法，但这些方法只能够使用两个极化方向不同的天线，如果天线数目进一步的增多，则难以适用。

随着时间反演技术的日益成熟，利用时间反演电磁波自适应的空间、时间同步聚焦特性，可以解决许多传统方法无法解决的难题。时间反演(Time Reversal，即TR)需要在包围源的封闭曲面上布满信号接收器，该接收装置称为TR Cavities，即TRC。TRC接收到源发射的信号后进行时间反演，再重新发射，重发射的信号就可以在源点附近实现空间与时间聚焦。封闭的TRC是理想的接收装置，很难在应用中实现。Fink等人把有限个接收天线组成的阵列(TRMirror，即TRM)放置在具有丰富多径的环境中进行实验，同样也可以观测到聚焦现象。1991年，D.R.Jackson与D.R.Dowling发表题为“Phase conjugation in underwater acoustics，”(J.Acoust.Soc.Amer.，vol.89，pp.171-181)，文中对对时间反演在“标量波”传输情况下所具有的聚焦特性给予了理论证明。2004年，G.lerosey等人发表题为“Time Reversal ofelectromagnetic waves”(Phys.Rev.Lett.，vol.92，pp.1939041)，文中首次实验验证了“时间反演 电磁波”同样具有空时聚焦特性。2007年，R.Carminati等人发表题为“Theory of the timereversal cavity for electromagnetic fields”(Optics Lett.，vol.32，Nov.2007)，文中使用并矢格林函数对时间反演“矢量电磁波”的聚焦性进行了证明。同样在2007年G.Lerosey等人的在《Science》发表题为“Focusing beyong the diffraction limit with far-field time reversal，”(Science，vol.315，pp.1119-1122，Feb.2007.)，文中给出了一种亚波长天线阵列，它由随机分布的金属丝包围在同轴探针周围构成。这种天线阵列结合时间反演电磁波在封闭的金属腔内，工作在2.45GHz，可以展示出1/30波长的超分辨率聚焦特性。这些成果目前还仅限于实验阶段，该天线阵列的带宽也有待提高，但它已经初步展示了亚波长超分辨率天线阵列的可实现性。

本实用新型旨在基于时间反演电磁波的远场超分辨率聚焦特性，研究信道相互独立、间距远小于波长的亚波长微结构天线阵列，为用于高性能移动终端的亚波长微结构天线阵列设计提供最佳的阵列结构、高效高精度的设计方法。

发明内容

为了有效缩减阵列天线之间的间距，减小阵列天线占用的空间体积，本实用新型提供一种用于无线移动终端的时间反演亚波长阵列天线，该阵列天线工作频带内每个单元输入端口电压驻波比小于2.1，阵列中单元与单元面对面的间距小于1/2工作波长(波长以中心频率计算)。使得传统天线阵列无法有效集成在体积有限的无线移动终端系统中的瓶颈得以打破。该天线阵列具有体积小，大量生产成本低，性能好，易于集成的优点。

本实用新型技术方案为：