[发明专利]一种多频高隔离度MIMO天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种多频高隔离度MIMO(多输入多输出)天线。

背景技术

传统的无线通信系统已不足以满足新一代无线通信系统的大容量、高速率与高可靠性的需求，面对频谱资源有限这一客观事实，如何实现更高的频谱利用率已成为当今无线通信领域新技术发展中迫切需要解决的问题。研究表明，使用MIMO技术能够有效利用空间资源，在不增加系统带宽和发射机总功率以及天线容量的情况下，利用多径衰落，成倍的提高系统的频谱利用率和通信系统的容量，它是未来高速数据传输的最具前景的技术之一。MIMO即多输入多输出，是一种描述多天线无线通信系统的抽象数学模型，能利用发射端的多个天线各自独立发送信号，同时在接收端用多个天线接收并恢复原信号，利用多天线来抑制信道衰落。传统的无线通信系统通常仅采用一个发射天线和一个接收天线，即SISO(单输入单输出)系统，其信道容量受到香农定理的限制，频谱利用率也相对较低。MIMO技术的诸多优点使其被认为是新一代宽带无线通信系统中的革命性技术。

然而MIMO天线普遍存在隔离度差、频带单一、尺寸大的问题，这大大限制了MIMO技术在无线通信领域中的应用。实现良好辐射性能、高隔离度、小型化、宽带化的天线单元是MIMO天线的设计重点和难点。在移动通信系统中，研究多个系统共用的多频天线可以覆盖更多频段，降低天线间的干扰，节约成本，随着移动通信技术的发展，多频高隔离度的MIMO天线的研究将具有重要的理论意义和实际应用价值。

2012年宁舒曼提出了“一种双频天线”(专利申请号CN201210246606.4；申请公布日：2012.11.14；发明人：宁舒曼)，该双频天线如图1所示，包括基板，所述基板上设置有带两个谐振频率不同的辐射单元的金属辐射体、微带馈线和基板背面的接地板，所述金属辐射体和外围射频电路通过微带馈线外围电路连接。该天线结构简单，易于加工，但是该天线没有覆盖WLAN(无线局域网络)的所有频段，并且采用传统的单输出设计，通信容量有限制。

发明内容

本发明提供了一种多频高隔离度MIMO天线，旨在改善传统的MIMO天线存在隔离度差、频带单一、尺寸大的问题，并且该天线可以完美覆盖WLAN所有波段。

本发明所采用的技术方案是：一种多频高隔离度MIMO天线，包括：矩形介质基板，设于介质基板上的两单元天线，其特征在于：所述两单元天线镜像对称且正交设置，两单元天线具有较高的隔离度，每个单元天线都能独立工作，且具有良好的辐射特性；

所述单元天线包括设于介质基板正面的辐射体、微带馈线，设于介质基板背面的接地板；

所述辐射体为E字型金属贴片，其纵向枝节设有两相互平行的矩形槽，矩形槽使得天线产生多频谐振，能工作在WLAN的三个频段上；

所述微带馈线为一矩形金属贴片，其一端为馈电端口，位于介质基板的边沿，另一端连接辐射体的下端；

所述接地板为矩形金属贴片，两单元天线的地板互相垂直、且两地板的一长边均位于介质基板的边，该地板可以与电路系统共用。

本发明的一种多频高隔离度MIMO天线，具有以下优点：

1、本发明同时具有了低互耦、结构紧凑、低成本等优点。

2、在保证天线阻抗带宽宽的同时实现了小型化的设计以及具有良好的辐射特性。

3、两个单元天线镜像对称且正交放置组成的MIMO天线阵列获得了较高的隔离度，且两单元天线具有良好的辐射特性。

4、天线采用微带馈电的方式，易于集成在微波平面电路中，并且完美覆盖WLAN的所有波段，适用于小型移动设备。

本发明引入槽加载技术使天线产生多频特性，并将两个天线单元正交放置，增强了天线单元之间的隔离度。因此，本发明能够有效改善传统的MIMO天线存在隔离度差、频带单一、尺寸大的问题。

附图说明

图1是背景技术一种双频天线结构示意图；

图2是本发明实施例天线的正面结构示意图；

图3是本发明实施例天线的背面结构示意图；

图4是单元天线5.2GHz和5.8GHz的谐振电流路径示意图；

图5是天线的S₁₁(回波损耗)实测图与仿真图的对比；

图6是天线的S₂₁(隔离度)实测图与仿真图的对比；

图7是两个天线单元间的相关性系数。