[发明专利]一种小型化高隔离的双频带MIMO天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及到由双频带天线单元组成的MIMO天线阵列。

背景技术

移动通信是当今发展最为快速的领域之一，随着LTE系统逐渐商业化应用，当今无线通信已经进入了4G通信时代，MIMO技术作为4G通信中的关键技术之一，在信号传输过程中，可以在不牺牲额外的频谱资源的基础上成倍地提高通信系统的信道容量，同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率等。

MIMO技术是指是在发射和接收端分别采用多个发射天线和接收天线进行空间分集的技术，它采用的是分立式多天线，能够有效的将通信链路分解成为许多并行的子信道，从而大大提高容量。通常来说,信道的多径衰落视为危害的因素，信息论已经证明，当不同的接收天线和不同的发射天线之间互不相关时，MIMO技术对多径效应可以加以利用，将多径衰落信道的有害因素变为有利因素，从而提高整个MIMO系统的抗衰落和噪声性能，因此可以获得巨大的容量。例如：当接收天线和发送天线数目都为8根，且平均信噪比为20dB时，链路容量可以高达42bps/Hz，这是单天线系统所能达到容量的40多倍，突破了单天线系统在信道容量上受到的Shannon定理的限制。因此，在功率带宽受限的无线信道中，MIMO技术是实现高数据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。在无线频谱资源相对匮乏的今天，MIMO系统已经体现出其优越性，成为当前通信界研究的热点课题。

MIMO天线设计是MIMO通信技术的三大关键技术之一。受到接收机或者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。如何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系统最大容量是MIMO天线设计的难点。目前降低耦合的方法有很多，例如加载PBG结构，加载缝隙结构，加载超材料结构，加入发射单元和增加地板分支等。对于目前研究已有的二单元MIMO天线，大部分设计的带宽都很窄，隔离度低，尺寸也比较大，对于小型化移动设备来说无法满足其需求。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。但移动终端MIMO天线设计仍然是MIMO技术发展以及应用的难点。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。

随着MIMO技术的迅速发展，目前移动终端设备正朝着小型化、宽带化和多频带的方向发展。这就给MIMO天线设计带来了一定的挑战，例如MIMO天线应用到无线局域网(WLAN)来提升性能，研究适用于WLAN的多频带MIMO天线同时具有理论意义和实用价值。

发明内容

本发明提供了一种小型化高隔离的双频带MIMO天线，该天线采用两个镜像对称的双频带单元天线正交放置，并在两个单元天线的地板加载T型微带线枝节，通过调节T型微带线枝节的长度和位置就能实现对天线隔离度的控制。本发明改善了现有的MIMO天线阵单元之间需要用复杂的隔离结构来提高隔离度的问题，并且还实现了双频带、尺寸小等优点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种小型化高隔离的双频带MIMO天线，包括：镜像对称且正交放置的第一单元天线、第二单元天线，加载在两个单元天线接地板上的T型微带线枝节，其特征在于：所述单元天线包括矩形介质基板、设于介质基板背面的矩形金属接地板、设于介质基板正面的微带馈线及辐射体；所述两单元天线的接地板为共地结构；所述微带馈线的一端位于介质基板的边，一端连接辐射体；所述辐射体由L型高频单极子及折叠型低频单极子组成。

所述T型微带线枝节为第一微带枝节及第二微带枝节组成的非对称T型结构，其第一微带枝节一端连接第一单元天线的接地板、一端向外延伸，第二微带枝节一端连接第二单元天线的接地板、一端垂直连接第一微带枝节。

所述两单元天线接地板的连接处刻蚀有一矩形槽，所述矩形槽与T型微带线枝节包围的部分组成L型槽。

本发明相对于现有技术，具有以下的优点：

1、对比现有的二单元MIMO天线阵，本发明能同时实现高隔离度、结构紧凑、多频带同时工作等优点。