[发明专利]一种具有紧凑模式多样性的MIMO天线

说明书

本发明为一种具有紧凑模式多样性的MIMO天线，通过四个单极子天线元件正交放置在基板的角落。在基板的上表面印刷由圆形贴片和逆时针放置的四个L形分支构成的去耦结构，以减少天线单元之间的耦合。由于通过与单极子天线耦合获得的圆形寄生贴片上的表面电流，MIMO天线呈现出低频的全向辐射和高频的定向辐射特性，该天线尺寸为30 mm×30 mm的。测量结果表明，在4.58 GHz至6.12 GHz范围内，重叠带宽（S₁₁≤‑10 dB）为28.8％，增益大于4.02 dBi。此外，模式分集的测量结果与仿真结果基本一致，并且测量的隔离度高达15.4 dB，这表明所提出的天线可以应用于WLAN/5G/WiFi无线通信。

技术领域

本发明涉及到通信技术领域，具体涉及到一种具有紧凑模式多样性的MIMO天线 。

背景技术

在带宽资源有限和对高速数据的需求不断增加的现实中，提出了一种增加发射天线的方法，以改善空间自由度，系统性能和频带利用率。实施弱分集增益或空间多路复用方案以消除多径衰落带来的负面影响的MIMO系统意味着同时使用两个或更多天线进行传输以及通过无线信道进行接收。 IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac无线局域网（WLAN）标准[1]包含MIMO天线技术。这些WLAN标准可以为每个用户或4.9-5.725 GHz的移动台最多支持2.4-2.5 GHz（802.11n）的两个天线单元和最多四个天线单元和四个数据流。同时，与当前的4G系统相比，第五代（5G）通信技术可以提供许多优势，例如更高的传输速率和更小的延迟。 MIMO技术已被用来显着增加无线通信系统的信道容量。在MIMO阵列中设置的天线元件越多，将实现越高的信道容量。先前已经研究了具有各种特性的多种类型的MIMO天线，例如双频，圆极化，高隔离度，紧凑的尺寸，以满足WLAN，5G和WiFi的要求。

对于诸如智能手机和平板电脑之类的小型设备，MIMO天线设计的一个独特挑战是将天线以紧凑的尺寸嵌入设备内部，同时保持足够低的隔离度或相互耦合。近来，为了满足高速率和大数据传输容量的需求，提出并研究了各种MIMO天线阵列和去耦结构。例如在X.M. Yang，X。G. Liu，X。Y. Zhou和T. J. Cui发表的使用波导超材料减少紧密堆积的贴片天线之间的相互耦合中引入了波导超材料（WG-MTM）以获得磁共振特征和带隙特性，测量结果表明，天线的互耦在10 dB带宽中，天线的隔离度至少降低了6 dB带宽。在《IEEE Trans天线传播》2014年3月发表的“混合分形平面单极子天线，覆盖多频带无线通信，采用MIMO实现，用于手持移动设备”中，在接地平面的顶部插入一个T形条和一个矩形槽，以改善天线之间的阻抗匹配和隔离。在文献IEEE天线无线传播发表的“减少用于5G手机应用的自隔离MIMO天线系统的尺寸”中提出了一种具有自隔离特性和紧凑尺寸的天线元件，其中分别设计了一个T形馈电元件，一个倒U形辐射元件和两个附加的垂直短截线，以实现隔离优于19.1分贝。同时，在《IEEE Trans》天线传播发表的“具有紧密排列的正交模式的紧凑型5GMIMO手机天线”中还提出了正交模式方法来减轻紧密排列的线对之间的相互耦合，然后，隔离性能（优于20 dB）意味着4×4 MIMO系统可以成为5G应用的候选者。在IEEE发表的“适用于5G智能手机应用的八元素双极化MIMO缝隙天线系统”中，引入了一对圆环/开放式寄生结构和极化分集技术来获得高隔离度和双极化的特性。

但是，随着手持设备集成度的不断提高，用于安装天线的空间也在不断缩小。因此，迫切需要研究一种具有偏振分集，图案分集，带宽扩展，强去耦和双频特性的独特去耦结构。然后，具有更高隔离度，图案多样性和宽带性的小型天线可以满足无线通信的需求。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种具有紧凑模式多样性的MIMO天线 ，包括MIMO天线由四个单极子天线元件正交放置在基板的角落，基板的上表面印刷由圆形贴片和四个L形分支组成的去耦结构，以减少天线元件之间的耦合，圆形寄生贴片与四个L形分支一起逆时针放置在MIMO天线的中心。