[实用新型]一种平面毫米波MIMO天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及毫米波天线的技术领域，尤其是指一种宽带高隔离度的平面毫米波MIMO天线。

背景技术

毫米波指的是频率在30GHz-300GHz范围内的电磁波，其对应的波长范围为1mm-10mm。近年来，由于频谱资源拥挤的现状，以及对高速通信需求持续增长,毫米波领域已经成为国际电磁波频谱资源研究、开发和利用的一个极其活跃的领域，毫米波频段拥有着大量连续的频谱资源，为超高速宽带无线通信的实现提供了可能。

2010年，东南大学毫米波国家重点实验室提出发展我国毫米波近远程通信标准Q-LINKPAN(这里Q表示在40～50GHz的Q-波段，LINKPAN表示既可以支持短距高速覆盖(PAN)，也可支持远距高速传输(LINK))，并于同年开展研究。2012年9月IEEE802.11aj任务组(TG)正式成立。该标准主要由中国的企业和研究机构推动.包括59～64GHz和43.5～47GHz两个频段，其中IEEE802.1laj(45GHz)主要基于近程标准Q—LINKPAN—S。2013年12月，工信部分别发布40～50GHz频段固定业务中点对点无线接入系统和移动业务中宽带无线接入系统频率使用事宜的通知。短距离高速率通信(PAN)分配了5.9GHz(42.3GHz-47GHz，47.2GHz-48.4GHz)，频段中的移动业务规划用于宽带无线接入系统，而远距离高速率通信(LINK)分配了3.6GHz(40.5GHz-42.3GHz，48.4GHz-50.2GHz)，频段中的固定业务规划用于点对点无线接入系统。这些表明了我国的毫米波通信技术将会在Q-波段展开。

Q—LINKPAN或IEEE802.1laj(45GHz)的物理层传输拟采用多输入多输出MIMO技术(即多输入多输出技术)。该技术能在有限的频谱资源条件下，有效地提高无线通信系统的容量和可靠性，也因此被广泛地应用到许多无线通信系统中。毫米波频段在移动通信系统中的使用，将允许基站上装载成百上千的天线，并能同时工作，因此这一关键技术也被称为“Massive MIMO”。我国毫米波通信技术的发展，既给毫米波天线设计提供机遇，同时也带来挑战。同时，随着移动智能终端的高速发展，应用于手机终端的毫米波天线的设计也将成为未来研究的热点和难点。

毫米波天线以及MIMO天线去耦合的研究和实用新型已经取得了一定的成果。随着毫米波无线通行的快速发展，许多研究的重点放在如何实现毫米波天线的宽带化上。在不少毫米波天线研究和实用新型设计中，SIW(基片集成波导)、多层PCB(印刷电路板)、LTCC(低温炭烧陶瓷)等技术被提及和使用。由于60GHz频段的免费开放，相当一部分实用新型的天线设计主要是应用于该频段，而应用在Q-波段的毫米波天线的实用新型，则相对少很多。在MIMO天线方面，小型化，宽带化天线的研究与设计也已经受到了重视。许多相关实用新型己提出多种用于提高小型MIMO天线单元间的隔离度的方法。而应用在Q-波段的小型MIMO天线设计的实用新型非常少。

Amer Hagras等人于2012年在IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium发表题为“Low-mutual coupling antenna array for millimeter-wave MIMO applications”的文章，该天线工作在60GHz频段，采用介质谐振天线作为单元天线，蚀刻在地板上的槽缝用于“截断”表面电流，而两天线之间的金属带在天线工作时相当于一个谐振元件，这两个措施可以减小天线单元之间的互耦。

在现有的毫米波天线设计中，主要考虑如何增大阻抗带宽问题，以及考虑性能独立可控问题，少有考虑对天线进行MIMO的设计并研究如何减小天线单元间的互耦问题，而本实用新型采用一种渐变的隔离结构来减小不同天线辐射单元间的互耦。在阻抗匹配方面，还引入特殊的天线结构引入多个谐振模式，进而改善阻抗匹配，来达到宽阻抗带宽的目的。实现了二单元MIMO天线阵的宽带宽、隔离度高、可进行独立可控等特性。

发明内容

本实用新型的目的在于现有技术的不足与缺点，提出一种宽带高隔离度的平面毫米波MIMO天线，该天线独立可控、结构紧凑、特性好，同时实现了低互耦、宽带宽等特性，具有可控性能的终端MIMO天线系统的设计要求，适合集成到通信终端设备系统上。