[发明专利]基于分形结构的多频带微带MIMO天线

说明书

本发明提出了一种基于二阶Koch分形结构的多频带微带MIMO天线，用于解决现有多频带微带MIMO天线尺寸过大的问题。本发明由两个多频带微带MIMO天线单元垂直置中放置，每个天线单元包括辐射贴片、介质基板、地板和馈电端口，辐射贴片和地板分别印制在介质基板的上下表面，馈电端口安装在介质基板的侧面，并与辐射贴片相连，每个天线单元的辐射贴片由三个相互连接的单极子辐射贴片组成，且每个单极子辐射贴片都部分采用了二阶Koch分形技术，所述地板采用截短的结构，印制在介质基板下表面的底端。本发明利用分形结构减小了天线的尺寸，且能够实现同时工作在多频带的结果，可应用于现代无线通信系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别是涉及一种基于二阶Koch分形结构的多频带微带MIMO天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，频率资源的严重不足日益成为遏制无线通信事业发展的瓶颈。无线通信正朝着大容量、高传输率和高可靠性方向发展，针对目前有限的频谱资源，如何最大限度的提高频谱利用率，是当前研究的一个热门课题，MIMO技术无疑是众多方法中最具潜力和最具优势的一项技术。

MIMO系统是一种用来描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信息。由于MIMO可以在不需要增加带宽或总发送功率耗损的情况下大幅地增加系统的数据吞吐量及发送距离，使得此技术于近几年受到许多瞩目。

在MIMO天线的设计中，阵列单元的数目、阵列结构、阵列放置的方式、天线单元的设计等因素直接影响MIMO信道的空间相关性。MIMO系统要求阵列中各天线单元具有较小的相关性，这样才能保证MIMO信道响应矩阵接近满秩，但是由于受到接收机或发射机尺寸及结构的限制，往往要在有限的空间尽可能多的布置天线单元。

由于微带天线具有体积小、重量轻、剖面薄、结构简单、易于加工制作的特点，所以微带天线是构成MIMO天线的实现形式之一。微带天线是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射贴片、一面敷以金属薄层做接地板而成的天线，利用微带线或同轴线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。随着无线通信技术的发展，用于无线通信应用的天线要比以往任何时候都要处理更多的频带。

目前，微带天线实现多频工作的方式主要有：

1、采用单一贴片，利用两种不同的模式来实现工作；

2、采用多层重叠贴片结构；

3、采用单层基板、多个贴片的结构；

4、在矩形贴片辐射边附近蚀刻缝隙等。

2014年4月28～30日，在第三十一届国家无线电科学会议上，Mohamed MamdouhM.Ali等人发表的论文Design and Implementation of Reconfigurable Quad——BandMicrostrip Antenna for MIMO Wireless Communication Application，该论文公开了一种四频带微带MIMO天线，其采用单极子贴片结合的方式实现了多频带工作，但由于单极子贴片工作的频率依赖于其物理尺寸，此时单极子辐射贴片尺寸较大，该天线可以实现多频带工作的特性，但天线整体尺寸过大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提出了一种基于分形结构的多频带微带MIMO天线，用于解决现有多频带微带MIMO天线尺寸大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：