[发明专利]一种平面型的双极化UWB-MIMO天线有效

专利信息
申请号: 201410479885.8 申请日: 2014-09-19
公开(公告)号: CN104269617A 公开(公告)日: 2015-01-07
发明(设计)人: 杨雪松;周丽铃;王秉中 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: H01Q1/38 分类号: H01Q1/38;H01Q1/48
代理公司: 成都宏顺专利代理事务所(普通合伙) 51227 代理人: 李玉兴
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 平面 极化 uwb mimo 天线
【说明书】:

技术领域

发明涉及天线技术领域,尤其是涉及一种平面型的双极化UWB-MIMO天线。

背景技术

超宽带(Ultra-Wideband-UWB)是无线领域的一个重要发展方向,已经成为近几年来国内外通信的热点问题和研究方向之一。超宽带技术的传输速率高、抗干扰性能强、带宽极宽、消耗电能小、系统容量大、穿透能力强、保密性好等优点,超宽带有两种不同定义标准:第一种定义是1990年与美国国防部先进研究项目署(DARPA)提出分数带宽超过25%的天线;第二种定义是联邦通信委员会(FCC)提出,将25%改为20%,补充定义了任何带宽超过500MHz的天线就是超宽带天线,同时于2002年正式将3.1-10.6GHz为超宽带频段批准用于民用通信。从而使得UWB无线通信技术引起了世界各国的广泛关注,它可以应用于个人设备、人员监控、医学、救生、多媒体等领域,这项技术的发展潜力巨大,市场前景颇丰。

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output-MIMO)天线,即在发射端和接收端安置多根天线,独立地接收与发射。MIMO系统具有增加信道容量、提高频谱利用率、传输速率高、信道可靠性强等优点。Bell实验室的学者E.Telatar和J.Foshini分别证明了MIMO系统与单输入多输出(Single Input Multiple Output-SIMO)和MISO(Multiple Input Single Output)系统相比,可以取得巨大的信道容量,也突破了传统的单输入单输出(Sing Input Sing Output-SISO)信道容量的瓶颈。与目前已实现的信道容量相比,MIMO系统提高了几个数量级,还利用在普通通信系统中不利的多径效应实现良好的通信,因此MIMO技术在未来移动通信系统中有着广阔的应用前景。

将MIMO技术引入到UWB技术中是对UWB技术的一种改进和提高,UWB-MIMO系统具有很高的链路可靠性和速率适配能力,也能在时域上很好的解决有害的码间干扰和信道间干扰问题。UWB-MIMO技术可以有效提高无线通信系统的信息传输速率,最大甚至可以超过1Gb/s,还可以成倍的提高信道容量等优势,这是无线通信的福音,因此受到国内外学者的研究。UWB与MIMO的结合,主要应用于基站、因特网高速接入、数据下载、实时数据传输和无线数字巴士等。无可置疑,在越来越要求速度的当今社会,这一研究方向受到广泛的关注。

目前,实现双极化、多单元数排列、宽频段、小型化等是超宽带MIMO天线的发展趋势,由于人们对超宽带MIMO天线的研究时间还不长,所取得的成果也不太多。然而,在有限的空间内,如何将多个双极化超宽带天线单元在低耦合的情况下紧密排列实现良好的MIMO天线特性,对于超宽带MIMO天线设计者来说成了一个很大的挑战。近几年来,为了得到高隔离的双极化UWB-MIMO天线,人们大多采用同一平面的单极子正交或者平行放置等方式组成。

比如,Peng Gao,Shuang He,Xubo Wei,Ziqiang Xu,Ning Wang,and Yi Zheng,“Compact Printed UWB Diversity Slot Antenna With 5.5-GHz Band-Notched Characteristics,”IEEE ANTENNA AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS,VOL.13,PP.376-379,2014.在上述文献中记载的天线面积为48x 48mm2,FR4的厚度为0.8mm,介电常数为4.4。该天线结构包括两个阶梯型的平面UWB缝隙陷波天线,分别由共面波导馈电,相同尺寸的馈电贴片正交放置,具有正交的极化方向,为提高单元间的隔离度,在45°角方向添加一段微带线,同时,为了实现5.5GHz的陷波特性,在贴片上挖了一个SRR(开口谐振器)槽。此天线在2.5-12GHz频段内实现了高于15dB的隔离度和小于-10dB的反射系数,有较好的性能。但是,此天线结构尺寸偏大;而且该天线实际上是一个双极化的天线单元,还没有构成真正意义上的MIMO天线。

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