[发明专利]一种小型化差分陷波UWB-MIMO天线

说明书

本发明公开了一种小型化差分陷波UWB‑MIMO天线，包括介质基板、设置在介质基板顶层的地板以及通过介质基板顶层的一对对角线和介质基板底层的一对对角线分开的四个天线单元，所述地板在介质基板顶层的一对对角线上刻蚀有相互对称的四个缝隙，所述四个天线单元之间通过四个缝隙隔开；每个天线单元包括刻蚀在地板上的T形缝隙和设置在介质基板底层的差分馈电结构，所述T形缝隙内具有谐振枝节。本发明的UWB‑MIMO天线具有小尺寸、宽频段、辐射方向图好等优点，能够满足小型化、低成本、易于加工、易与差分电路集成、不与其他系统互扰的要求。

技术领域

本发明涉及一种UWB-MIMO天线，尤其是一种小型化差分陷波UWB-MIMO天线，属于无线移动通信技术领域。

背景技术

传统的通信理论一直将多径传播视为信号传输的一种不利因素，因具有不同时延的多径信号副本相叠加会产生破坏性的干扰，使链路性能不稳定。近年兴起的MIMO技术提出分别在发射端和接收端设置多副发射天线和接收天线，则可以利用无线通信系统的多径效应，提高链路的性能。MIMO技术可以充份开发空间资源，在有限的频谱资源和固定的发射功率下，改善每个用户的通信质量(如差错率)或提高通信效率(如数据速率)。MIMO技术实质上是为系统提供空间复用增益和空间分集增益。获取高空间复用增益可以大大提高信道容量，获取高空间分集增益则可以有效提高信道的可靠性，降低信道误码率。MIMO天线作为MIMO无线通信系统的重要器件，具有举足轻重的地位。

近年来，由于无线移动通信的迅猛发展，人们对新的通信方式提出了更高的要求。原有的通信频谱已经被许多无线通信系统使用，可用的频段越来越少。而超宽带通信技术(Ultra-wideband，UWB)由于其功耗低、高比特率，功率密度极小，同时还具有传播距离远，抗干扰能力强和保密性好的特点，获得了学术界和工业界的广泛关注。超宽带天线作为超宽带系统中必不可少的发射接收设备，它具有尺寸小、宽频带、设计简单、辐射稳定和容易与外电路集成等特点。UWB的带宽为3.1-10.6GHz，在整个频段内与WLAN系统的5.2GHz/5.8GHz和WiMAX的5.5GHz产生了重叠，这样就会造成通信干扰。为了避免这种干扰，就需要在超宽带天线的设计过程中滤除这些频带。一种简单而实用的解决方法是在超宽带天线设计中加入滤波设计，形成具有陷波特性的UWB天线。在辐射体上开槽或加载谐振器，在地板上开缝或者加载谐振器等都可以达到一定的陷波作用。

无线通信技术的迅猛发展，也促进了全集成射频前端产品的需要。集成射频前端通常采用差分技术实现，作为射频前端的关键部件之一，大多数天线设计为单端口器件，不能直接与差分电路集成，通常需要采用巴伦把差分信号转换为单端口信号然后馈入天线。巴伦的使用会造成损耗，使系统效率降低，也增加了独立器件的数量，不利于系统高度集成和小型化。差分天线改变了传统天线的设计方法，直接把差分信号 馈入到天线的两个端口，为设计高集成的射频前端提供了新的途径。

据调查与了解，目前公开的现有技术如下：

1)2014年，Zhi-hong Tu，Wen-Ao Li和Qing-Xin Chu等人在“IEEE ANTENNAS ANDWIRELESS PROPAGATION LETTERS”发表题为“Single-Layer Differential CPW-FedNotch-Band Tapered-Slot UWB Antenna”的文章中，采用差分CPW馈电，在地板上开锥形槽的UWB天线，这样可以实现较宽的带宽。然后在地板的缝隙边上加载枝节谐振器，在馈电部分开缝形成谐振器，最终达到二阶陷波的效果，陷波矩形度很好，陷波的频率可以通过调节谐振器的长度来自由改变。由于该天线采用了双端口差分馈电，天线辐射方向图的交叉极化非常小，而且是单层天线，易于加工。。