[发明专利]一种3极化磁偶极子MIMO天线系统

权利要求书

1.一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于3极化磁偶极子MIMO天线由3个相互正交的第一环天线、第二环天线和第三环天线组成，这第一环天线、第二环天线和第三环天线的几何中心位于空间中的同一点，分别馈电；每个环天线上具有均匀的电流分布，同时第一环天线、第二环天线和第三环天线间的耦合较低，从而具有较高的MIMO信道容量；

其中3极化磁偶极子天线中的第一环天线、第二环天线通过周期容性负载来实现均匀的电流分布；第三环天线利用一种具有零传播常数的人工传输线来实现均匀的电流分布，并使得第三环天线的电流保持同向，从而得到类似磁偶极子的水平极化全向辐射模式。

2.根据权利要求1所述的一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于第一环天线和第二环天线印制在Teflon基板上，基板的性能参数为ε_r＝2.65、tanδ＝0.002，厚度h＝0.7mm；整个环被均匀的分割成八个部分，其中第一部分上连接着阻抗匹配转换器；

环的具体参数：外半径R₁＝23.5mm,内半径R₂＝20.5mm,每一段弧形带状线的角度为a₁＝44°,相邻弧形带状线之间的间隔是a₂＝1°；

在每一弧形带状线的一端加上互相交织的耦合线；这一部分的参数为：内部的弧形带状线宽w_s＝1mm，角度a₃＝11°,且与镂空带状线的内边界相隔g_s＝0.4mm，与镂空带状线底部相隔角度a₄＝1°；并行的两根带状线阻抗匹配器的长度为l_p＝13mm，宽度w_p＝0.5mm，它们间隔为0.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于在第一环天线、第二环天线的阻抗转换器之间的间隔中各切割出一条缝隙，使它们能够构成一个共点、正交的2极化天线；缝隙的宽度是0.8mm，而整个基板的厚度是0.7mm，为了使印制铜带线不互相接触，两个环要互相错开0.1mm。

4.根据权利要求1所述的一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于在第一环天线、第二环天线这种环结构的金属部分都位于介质板的边缘，从而利于第三环天线的插入；所插入的具有均匀电流分布的第三环天线与第一环天线、第二环天线具有相近的工作频带，并且具有较低的耦合。

5.根据权利要求4所述的一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于第三环天线被印制在介质板上，平行的微带线印制在板的两面，性能参数为ε_r＝2.65，tanδ＝0.002，厚度h＝0.7mm；整个环由12个部分组成，上下各六个，其中第一个部分中间开口作为馈电口，经过参数优化不需要阻抗匹配器；

具体参数如下：环的中心半径为R＝14mm，每一段弧形带状线的角度a₁＝54°，相邻弧形带状线的间隙为a₂＝6°，微带线宽度为W＝4mm；

环中开出了一条垂直于阻抗转换器的通过原点的长40mm，宽0.8mm的缝隙。

6.根据权利要求4所述的一种共点、低耦合、正交、并具有高信道容量的3极化磁偶极子MIMO天线，其特征在于第一环天线、第二环天线和第三环天线可以重叠的工作带宽为2.35GHz至2.45GHz之间，工作于2.4GHz的ISM频段的WiFi无线通信系统；调整第三环天线的参数，工作频率可位于2.28-2.85GHz之间；

天线单元工作在频率小于2.65GHz时隔离度均大于20dB；工作在2.4GHz，第一环天线、第二环天线的回波损耗为14dB，第三环天线的回波损耗为28dB，3个天线的隔离度能够达到38dB。