[发明专利]一种具有空间和极化分集的三极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及三极化天线，尤其是涉及一种具有空间和极化分集的三极化天线。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展以及数据连接的高速增长，常规分集技术或智能天线技术已无法满足新一代无线通信系统的大容量与可靠性的需求。MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术利用多天线系统的空时处理技术，通过多个天线实现多发多收，在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，成倍提高系统信道容量，改善传输质量，被视为下一代移动通信的核心技术。

MIMO系统是无线通信领域的研究热点，指在发射端和接收端同时采用多个天线的通信系统，在不增加带宽和发射功率的情况下提高频谱利用效率。常见的天线分集技术包括空间分集和极化分集，决定MIMO系统分集性能的重要因素是各个支路之间的相关性。对于空间分集天线，只要天线单元间距较大，无线信道散射传播的多径分量足够丰富，各对等效的收发天线间的无线传输信道趋于独立；极化分集天线是充分利用电磁波传播过程中不同极化方向之间的耦合度低的特点，在同一个天线单元上设置多个馈电端口，可以获得与空间分集相当的分集增益，有利于实现设备的小型化。如文献(Zhang X,Lv Z,Wang W.Performance Analysis of Multiuser Diversity in MIMO Systems with Antenna Selection[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2008,7(1):15-21.)提出在多径传输的情况下，多极化天线可以在无线通信系统中提高信道容量和传输速率。

限制MIMO技术发展的主要问题是MIMO天线的设计。近年来，国内外学者通过深入研究，已经设计出多款多极化的MIMO天线。文献(Grau A,Romeu J,Lee M J,et al.A Dual-Linearly-Polarized MEMS-Reconfigurable Antenna for Narrowband MIMO Communication Systems[J].Antennas&Propagation IEEE Transactions on,2010,58(1):4-17.)该设计是一个紧凑的双直线偏振光可重构双端口的天线，天线由石英材料为底板，采用单片集成微电机开关来实现0°/90°和±45°两种不同的线性极化。测试结果表明MEMS技术能够提供小的介入损耗，较大的隔离度，回波损耗小于-15dB，端口隔离度大于30dB。文献(Senon M,Husain M N,Othman A R,et al.Design of broadband tri-polarized antenna for wireless MIMO systems[C],Technology Management and Emerging Technologies(ISTMET),2014International Symposium on.IEEE,2014:68-72.)设计一款应用在2.4GHz MIMO系统的宽带三极化天线。在测试的三种设计方案中，采用双圆形极化天线的方案效果理想，这两个圆形的贴片设计在天线上方的左右两侧获得了较好的端口隔离度和低端口间信号相关系数。文献(Han W,Zhou X,Ouyang J,et al.A Six-Port MIMO Antenna System With High Isolation for 5-GHz WLAN Access Points[J].IEEE Antennas&Wireless Propagation Letters,2014,13(1933):880-883.)利用锥体的金属结构实现三个垂直极化和三个水平极化，设计了一种谐振于5GHz的六端口高隔离度MIMO天线。测量结果显示端口之间的隔离度在45dB以上，-10dB阻抗带宽在4.93～6.09GHz。

发明内容

本发明的目的在于提供可同时具有空间分集和极化分集性能，频谱利用效率得到大幅改善的一种具有空间和极化分集的三极化天线。

本发明设有5块介质基板、金属单锥结构、接地金属板；