[实用新型]具平坦陷波特性的高隔离度双陷波UWB_MIMO天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及UWB_MIMO天线的技术领域，尤其是指一种具平坦陷波特性的高隔离度双陷波UWB_MIMO天线。

背景技术

近年来，随着个人局域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)和无线局域网(Wireless Loeal Area Network,WLAN)的升温,短距离(10～100m)无线设备和服务内容的研究、设计和应用呈现出巨大的发展潜力。这种发展的趋势和4G(第四代移动通信技术)发展趋势是一致的。4G及其持续发展系统的一个重要特点就是实现各种不同环境之间的无缝通信，WPAN和WLAN是实现这种跨越的一个关键动力。UWB(Ultra-wideband，3.1-10.6GHz)技术耗电量低、安全性高、高速传输和低成本的芯片结构，是实现WPAN和WLAN的主要技术之一。但是，UWB技术受多径衰落的影响比较明显，导致其系统的最大速率受到严格的控制。此外，为了避免对其它同频无线电造成干扰，UWB天线在WiMax3.5(Worldwide Interoperability for Microwave Access，3.3-3.6GHz)和WLAN5.5(5.15-5.825GHz)频段需具有高阶陷波功能，天线设计具有一定的难度。此外，UWB通信系统的工作功率被规定必须小于-41.3dBm/MHz，故UWB系统的信噪比低，通信质量差，信号不稳定，这就是近年来UWB技术受到质疑的原因。

多天线技术能够有效提高频谱利用率，充分开发空间资源，降低多址干扰，抵抗多径衰落，极大地增加通信系统容量，所以多输入多输出(MIMO,Multiple-Input-Multiple-Output)天线成为LTE(Long Term Evolution,3G的长期演进)和4G发展中炙手可热的课题，MIMO技术成为是LTE和4G的核心技术。将双陷波UWB技术与MIMO技术结合起来，可以改善UWB通信系统的信噪比和稳定性，进一步提高UWB系统的通信速率，真正实现近距离无线高速通信，同时可以改善MIMO系统的频率选择性衰落。此外，UWB_MIMO系统具有低辐射功率，可以延长系统电源的使用时间，避免过量的电磁波辐射对人体的伤害。UWB_MIMO技术正引发国内外学者的高度关注，这些研究均处于起步阶段，面临着各种问题。UWB_MIMO天线设计是UWB_MIMO技术的一个重要组成部分，UWB_MIMO系统的发展受到自于物理层UWB设备的MIMO天线设计和实施的挑战。

在UWB_MIMO天线设计中遇到的主要问题是如何实现有效的高阶陷波特性，如何提高天线单元之间的隔离度，以及如何抑制陷波结构和去耦结构之间的相互负面影响。数量不多的已经报道的UWB_MIMO天线设计，尺寸都比较大，而且不能实现高阶双陷波要求。具有高阶陷波特性的天线的陷波频率选择性好，而且陷波特性曲线比较平坦、性能稳定，这是UWB_MIMO天线设计发展的一个趋势。本实用新型提出了一种小型、高隔离度、双陷波、在WLAN 5.5GHz具有二阶陷波特性的UWB_MIMO天线，该UWB_MIMO天线在WLAN 5.5GHz频率范围内的特性曲线具有很好的平坦度，性能稳定。

MIMO技术最早是由Marconi于1908年提出的，它利用多天线来抑制信道衰落。MIMO技术，一方面利用复用技术提高信道的传输容量，另一方面可以利用分集技术提高信道的可靠性。MIMO天线的设计对MIMO技术的发展十分重要，目前为了减小天线单元间的互耦，提高天线单元间的隔离度，已经发展形成了多种的方法。研究表明，UWB通信系统具有低辐射功率，极高的数据传输率，它非常适合雷达系统和短距离通信。将MIMO技术和UWB技术结合起来，可以有效地利用两者的优点提高系统的性能。现有的UWB_MIMO天线，不能在高隔离度的条件下，实现二阶以上的陷波特性，它们主要采用传统的方法去实现一阶陷波特性。

2009年Hui Li等人在IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS上发表了题为“A Compact Planar MIMO Antenna System of Four Elements With Similar Radiation Characteristics and Isolation Structure”的文章。该文章报道在地板上嵌入一系列的隙缝可以有效地减小天线单元间的互耦。