[发明专利]一种基于F-P腔的MIMO天线

说明书

本发明提供一种基于F‑P腔的MIMO天线，所述天线具有如下结构：金属地板，多个激励源，介质腔，部分反射表面；所述介质腔位于金属地板和部分反射表面之间，并与所述金属地板和部分反射表面构成F‑P谐振腔结构；在所述介质腔中放置多个激励源。其中每个激励源可以由单个单极化的或双极化天线构成或由多个天线组成的单极化的或双极化的天线阵构成，这样在原单端口高增益F‑P谐振腔天线的基础上，在不增加天线尺寸的前提下，可以更充分地利用天线空间，获得一种紧凑型、多个端口的高增益MIMO天线设计方案。从而实现天线阵列的大规模，并且每个端口都能得到很大增益。

技术领域

本发明属于天线领域，特别地，涉及一种基于F-P腔的MIMO天线。

背景技术

多输入多输出(MIMO,Multiple-Input Multiple-Output)技术在发射端和接收端同时采用多个天线阵元，结合空时信号处理技术，能通过增加收发天线阵元的个数有效地提高通信系统的频谱效率和信道容量而不需要额外增加频带资源，因此该技术在无线通信领域中得到了广泛应用。然而，随着移动互联网和高清视频传输等高数据率无线应用的增加，6GHz以下频段已经非常拥挤，因此，人们把目光转向了30GHz-300GHz的毫米波频段。因为在此频段内，可以很方便地获得上GHz的大段带宽，从而可以有效缓解6GHz以下频段频谱资源匮乏的现状。然而，电磁波的路径传播损耗与频率的平方成正比，因此，工作在毫米波频段的电磁波与工作在低频段的电磁波相比，会产生更大的路径传播损耗，比如，在自由空间中，对于相同的传输距离，频率为30GHz的电磁波比频率为3GHz的电磁波的路径传播损耗会增加20dB。因此，为了抵消毫米波频段的强路径损耗，要求我们设计具有高增益的多端口MIMO天线。

此外，MIMO系统的信道容量会随着收发天线阵中阵元个数的增加而线性增加，因此，为了获得高信道容量的MIMO系统，需要在发射和接收端都采用具有多阵元数的天线。在传统的微带天线阵中，为了获得高增益，大多采用先将多个辐射天线单元并联成阵组成MIMO天线中的一个端口，如果采用这种结构来实现高增益、多端口的MIMO天线，所需天线阵的尺寸将与所获得的增益大小和MIMO端口个数成线性关系增加。因此，为了获得高增益、多端口的MIMO系统，所需的天线阵尺寸巨大。此外，在这些天线阵中，复杂的馈电网络设计也是一大难题，为了实现阻抗匹配需要设计并反复修改馈电网络，并且要获得天线的增益越高，需要的天线单元数越多，馈电网络的设计越复杂，馈电网络所带来的损耗也越大，实际加工实现难度越大。因此获得紧凑型、高增益、多端口的MIMO天线设计存在很大挑战。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于F-P谐振腔的MIMO天线，该天线具有结构紧凑，增益高，多端口的特点。

具体地，本发明的第一方面，提供一种基于F-P腔的MIMO天线，所述天线具有如下结构：金属地板，底层介质基板，多个金属辐射帖片，介质腔，上层介质板，周期性金属贴片；所述上层介质板与所述周期性金属贴片共同组成部分反射表面PRS；所述部分反射表面PRS、介质腔以及金属地板和底层介质基板共同构成F-P振荡腔；所述部分反射表面PRS构成所述F-P振荡腔的一端，所述金属地板和底层介质基板构成所述F-P振荡腔的另一端；所述多个金属辐射贴片设置于所述介质腔内部；激励源施加于每个金属辐射贴片与所述金属地板之间。

本发明的第二方面，提供一种基于F-P腔的MIMO天线，所述天线具有如下结构：金属地板，底层介质基板，多个金属辐射帖片，介质腔，上层介质板，周期性金属贴片；所述上层介质板与所述周期性金属贴片共同组成部分反射表面；所述部分反射表面、介质腔以及金属地板和底层介质基板共同构成F-P振荡腔；所述部分反射表面PRS构成所述F-P振荡腔的一端，所述金属地板和底层介质基板构成所述F-P振荡腔的另一端；所述多个金属辐射贴片设置于所述介质腔内部；双激励源施加于每个金属辐射贴片与所述金属地板之间。