[发明专利]自接地天线结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线结构。

本发明还涉及一种用于制造天线结构的方法。

背景技术

在无线通信装置中对宽带天线存在日益增长的需求，以便允许若干频带中的以及用于不同系统的通信。超宽带(UWB)信号通常被定义为具有大的相对带宽(带宽除以载波频率)或者大的绝对带宽的信号。用语UWB特别用于3.2-10.6GHz的频带，但是也用于其它的并且更宽的频带。

宽带信号的使用关联于许多积极的方面和优点，例如在y M.Z. Win等人的“History and applications of UWB”中描述的，见Proceedings of the IEEE，vol. 97, No. 2, p.198-204，2009年2月。

UWB技术的另一重要方面是它是一种低成本技术。发射和接收UWB信号的CMOS处理器的最新发展已开辟了广泛的不同应用，并且它们能以非常低的成本被制造用于UWB信号，而无需用于混合器、RF(射频)振荡器或PLL(锁相环)的任何硬件。

UWB技术能实施于广泛的领域，用于不同的应用，比如具有极高数据速率(高达或超过500Mbps)的短距通信(小于10m)，例如用于比如DVD播放器、TV等娱乐系统中的部件之间的无线USB似的通信；用于低数据速率通信与精确测距和地理定位相组合的传感器网络，以及具有极高空间分辨率和障碍物穿透能力的雷达系统，并且通常用于无线通信装置。

生成、发射、接收和处理UWB信号是具有挑战性的，因为它需要在信号生成、信号发射、信号传播、信号处理和系统架构的领域内开发新的技术和结构(或配置)。

基本上，UWB天线可分成四个不同的类别。第一类别包括所谓的缩放类别，其包括：领结偶极子，见例如Lestari等人的“A modified Bow-Tie antenna for improved pulse radiation”，IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 58, No. 7, pp. 2184-2192, 2010年7月；双锥偶极子，例如在A.K. Amert等人的“Miniaturization of the biconical Antenna for ultra wideband applications”中论述的，见IEEE Trans. Antennas Propag., Vol. 57, No. 12, pp. 3728-3735, 2009年12月。

第二类别包括所谓的自互补结构，例如在Y. Mushiake的“Self-complementary antennas”中描述的，见IEEE Antennas Propag. Mag., vol.34, No. 6, pp. 23- 29，1992年12月。第三类别包括行波结构天线，例如所谓的Vivaldi天线，其是众所周知的并且广泛使用的天线，如在P.J. Gibson的“The Vivaldi aerial”中论述的，见Proc. 9^thEuropean Microwave conference, pp. 101-105, 1979。第四类别包括多重共振天线，如对数周期偶极子天线阵列。

来自缩放类别、自互补类别和多重反射类别的天线包括紧凑的低剖面天线，其具有低增益，即具有宽的且常常或多或少为全向的远场模式，而行波类别的天线，如Vivaldi天线，是定向的。

上述UWB天线主要设计为用于普通视线环境(LOS)天线系统，其每个极化具有一个端口，并在通信系统的发射侧与接收侧之间具有已知方向的单波。

然而，大多数环境在通信系统的发射侧与接收侧之间具有许多物体(比如房子、树木、交通工具、人类)，其导致波发生反射和散射，从而在接收侧生成多个入射波。这些波之间的干涉在接收天线的端口处导致大级别的波动，其被称作接收电压(称作信道)的衰落。该衰落在利用多端口天线并且支持MIMO技术(多输入多输出)的现代数字通信系统中能被抵消。然而，到目前为止，还不存在适合于这类MIMO通信系统的宽带多端口天线。

将来的无线通信系统应该包括大量的微基站，其具有允许MIMO的多频带多端口天线。已知的解决方案无法满足关于紧凑性、角度覆盖范围、辐射效率和极化方案的要求，它们对于这类系统的性能来说均是至关重要的问题。由于欧姆损耗以及例如单端口天线中的阻抗失配，而且由于天线端口之间的相互耦合，多端口天线的辐射效率被降低。因此，该相互耦合应该低，但是在端口之间具有低相互耦合的任何紧凑多端口天线并不是公知的。