[实用新型]双极化MIMO天线阵

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及到一种有两个天线单元的双极化MIMO天线阵。

背景技术

随着无线通信高速向宽带多功能方向发展，频谱资源的不足问题日益突出。如何充分开发利用有限频谱资源和提高频谱利用率，是当前通信界研究的热点课题。为了在有限的频带上提高频谱利用率，实现更高速率的数据传输，出现了MIMO技术，即多输入多输出技术。MIMO技术在发射端和接收端均采用多根天线进行收发，在不增加系统带宽的情况下成倍的提高通信系统的容量和频谱利用率，同时也能提高信道的可靠性，降低其误码率。采用MIMO技术能大大提高通信系统的容量和频谱利用率，同时也能提高信道的可靠性，降低误码率，它是下一代（后3G或4G）移动通信的关键技术，被视为未来的无线通信中最有竞争力的技术之一。随着MIMO技术的迅速发展，现在开始应用到无线局域网（WLAN）以提升性能，研究适用于WLAN的小型MIMO技术同时具有理论意义和实用价值。

MIMO天线设计是MIMO通信技术的三大关键技术之一。

受到接收机或发射机尺寸及结构的限制，需要在有限的空间尽可能多地布置天线单元，对天线单元和天线阵列设计提出更高要求。因为天线单元的设计、阵列单元的数目、阵列结构以及排列方式等因素直接影响MIMO信道的空间相关性。尤其是便携式终端的天线对于天线数目与位置要求更高；如手机对其天线数目与间距要求尤为严格，其一：其天线单元间距较大，必须具有分集功能；其二：各天线单元要尽可能接收来之各方面的散射波，这两点常规分集天线均无法实现。

迫切需要解决的问题是：在有限的空间里使得阵列中各天线单元具有较小的相关性，使得MIMO信道相应矩阵接近满秩，并取得MIMO系统最大容量。另外是在实际工程中天线应用面临的一些问题，比如天线耦合、极化隔离、共形以及机体对天线性能的影响等。

对于基站而言，因为可用空间大，多天线技术的应用容易得到实现，已有多种解决方案。但移动端MIMO天线设计仍然是MIMO技术发展以及应用的瓶颈，甚至可以说天线的发展制约着未来无线通信发展。由于MIMO系统在收发两端采用多天线技术，必然导致在收发两端增加较多的射频处理单元个数，射频模块的造价普遍相对昂贵，这显然不利于MIMO技术的商用化。另外802.11n路由及网卡价格也相对较高，故到目前为止，MIMO技术在商业化的蜂窝移动通信系统中还很少实现，在3G中的应用受到限制，在无线局域网802.11n网络中也未大规模覆盖。

在个人移动通信终端上，尤其是各种小型手持设备上，往往不允许放置太多的天线。要求天线结构更为紧凑、便于与设备集成，同时要求各个天线单元的组合能够充分有效地利用空间多径资源。

目前适用于直接集成于移动终端上的天线，外置式天线有1/4波长单极天线、螺旋天线等；内置式天线有微带贴片天线、微带缝隙天线、平面倒F天线(PIFA)等。带有地板的微带贴片天线具有良好的共形、低剖面、较理想的增益及较小的SAR，一直是MIMO天线单元形式的首选，普遍用于便携无线设备。

手持设备需将多个天线集成在小空间中，会引起很大的互耦，天线的分集性能就随之下降。如何减小天线单元间的耦合是MIMO天线设计的难点，目前一般方法是在地板上切割出细缝、采用EBG地板结构、加入反射单元和增加地板分支等。但是在有限的空间中集成的天线数目越多，要得到阻抗带宽就会越难。为了提高MIMO天线的性能增加天线单元数目，得到的MIMO天线虽然某一性能很优，但是占用空间大，天线阵的隔离度低，带宽都比较窄。无法满足小型化多功能的移动端设备。现有的地板多单元MIMO天线结构，尽管单个天线单元阻抗带宽很宽，但是把所有单元集成到多天线单元的MIMO天线阵后，由于各个天线单元之间的互耦影响，天线单元阻抗变差。

总之目前还没有适用于无线通信移动端的高性能MIMO天线。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种双极化MIMO天线阵，包括2个相同的双极化天线单元，体积小，高增益，成本低，易集成，适合于无线通信的移动端使用。