專利名稱：一種由多個定向天線組成的mimo天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通訊天線,尤其涉及一種由多個定向天線組成的MIMO天線。
背景技術(shù)：
目前無線通信面臨的主要問題是如何提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)是采用一個發(fā)射天線和一個接收天線的通信系統(tǒng)，即所謂的單輸入單輸出(SISIO)天線系統(tǒng)。SISO天線系統(tǒng)在信道容量上具有一個通信上不可突破的頸瓶一Shannon容量限制，不管采用哪種調(diào)制技術(shù)、編碼策略或者其他方法，無線信道總是給無線通信工程做了一個實際的物理限制。在不增加頻譜帶寬和發(fā)射功率的條件下，使用多天線分集技術(shù)，可以提高發(fā)射/接收信號信噪比，增大系統(tǒng)的容量。近年來，主要通過多元發(fā)射天線陣列，單元接收單天線(MIS0天線系統(tǒng))來實現(xiàn)分集增益。因為移動終端設(shè)備的有限空間，SMO (單輸入多輸出)天線系統(tǒng)的應(yīng)用造成移動終端的處理復(fù)雜，故其可行性低。但是無論是MISO或SMO系統(tǒng)，當(dāng)天線數(shù)目達到一定數(shù)目時，信道容量的改善非常小。而MMO (多輸入多輸出)系統(tǒng)才是真正能通過分集增益來實現(xiàn)大幅度提高信道容量的無線通信系統(tǒng)，而且其信道容量隨著天線數(shù)目的增加而增大。MMO系統(tǒng)是指在收、發(fā)端同時采用多根天線的系統(tǒng)，信道容量與系統(tǒng)天線數(shù)目成線性比例關(guān)系，增大天線的數(shù)目，信道容量有大幅度的提高。MMO技術(shù)已經(jīng)被視為第四代移動通信技術(shù)的重要組成部分而受到通信界的強烈關(guān)注。MMO天線設(shè)計是MMO通信技術(shù)的主要三大關(guān)鍵技術(shù)之一。對于基站而言，因為可用空間大，多天線技術(shù)的應(yīng)用容易得到實現(xiàn)。但是對于手持設(shè)備來說，將多個天線集成在小空間中，會引起很大的互耦，天線的分集性能就隨之下降，無法達到信道容量與MMO天線系統(tǒng)的天線數(shù)目成線性比例增量的趨勢。如何減小天線單元間的耦合是MMO天線設(shè)計的難點，目前減小耦合的主要方法有:采用EBG地板結(jié)構(gòu)，在地板上嵌入細縫，加入反射單元，或者增加地板分支。現(xiàn)有的MMO天線設(shè)計主要都是采用以上四種方法之一來減小互耦，但是天線單元數(shù)目一般為二，而且大部分設(shè)計的帶寬都比較窄。數(shù)量不多的已經(jīng)報道的四單元MMO天線設(shè)計，它們的帶寬更小，隔離度更低，尺寸也比較大，無法滿足小型多功能手持設(shè)備的要求。在現(xiàn)有的MMO天線陣設(shè)計中，主要考慮如何減小天線單元間的互耦問題，不僅沒有考慮如何增大阻抗帶寬問題，也沒有考慮性能獨立可控問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供了一種由多個定向天線組成的MMO天線，解決了四單元MMO天線陣的窄帶寬、隔離度低、尺寸大、不能獨立可控等技術(shù)問題。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種由多個定向天線組成的MIMO天線，每個定向天線包括兩個偶極子、饋電、以及連接饋電與偶極子的傳輸線；還包括帶有一個焊盤的共面帶狀線、微帶基片、微帶線和微帶基片；所述偶極子為兩個，這兩個偶極子之間平行放置并連接在共面帶狀線的兩端；所述偶極子和微帶線都設(shè)置在微帶基片的下表面，微帶線在微帶基片的上表面；所述微帶線的一端通過過孔與共面帶狀線連在一起，另一端與設(shè)置在焊盤上的饋電探針連接。所述兩個偶極子之間相距四分之一波長；所述饋電探針的位置偏離兩個偶極子的中心八分之一波導(dǎo)波長。所述兩個偶極子的相位相差90° ;所述偶極子的形狀呈H形、三角形、梯形或者多邊形中的任意一種形狀。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果:1、克服了現(xiàn)有的四單元MMO天線陣無法同時實現(xiàn)小互耦、寬帶寬、小尺寸等問題。2、克服了現(xiàn)有MMO天線陣的帶寬、隔離度無法獨立控制的問題，且結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，成本低，特性好。3、由多個定向天線組成的MMO天線采用平面結(jié)構(gòu)，集成到電路板上很容易，因此，本型定向天線組成的MMO天線比較三維結(jié)構(gòu)的MMO天線陣更適合集成到移動終端設(shè)備系統(tǒng)上。4、由多個定向天線組成的MMO天線，再不引入任何反射器和引向器的情況下，每個H形偶極子都實現(xiàn)很好的定向性。


圖1為本發(fā)明的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是采用本發(fā)明組成的MMO天線陣列。圖3是圖2中MIMO天線一個端口的反射系數(shù)仿真與測試的曲線。圖4是圖2中的MMO天線各單元之間的隔離曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細描述。實施例如圖1所示，本發(fā)明由多個定向天線組成的MMO天線，每個定向天線包括兩個偶極子1、饋電、以及連接饋電與偶極子的傳輸線；還包括帶有一個焊盤6的共面帶狀線2、微帶基片7、微帶線5和微帶基片7 ;這兩個偶極子I之間平行放置并連接在共面帶狀線2的兩端，兩個偶極子I之間相距四分之一波長；所述偶極子I和微帶線2都設(shè)置在微帶基片7的下表面，微帶線5在微帶基片7的上表面；所述微帶線5的一端通過過孔3與共面帶狀線2連在一起，另一端與設(shè)置在焊盤6上的饋電探針4連接。所述饋電探針4的位置偏離這兩個偶極子I的中心八分之一波導(dǎo)波長兩個偶極子I的相位相差90°。所述偶極子I的形狀呈H形、三角形、梯形或者多邊形中的任意一種形狀。通過控制饋電探針4的位置控制兩個偶極子I上的電流和相位，使他們朝一個方向的輻射抵消，這樣在沒有加任何引向器和反射器的情況下，就實現(xiàn)了很好的定向性。實際應(yīng)用中，可將H形偶極子I構(gòu)成的四個定向天線組成MIMO天線,這樣在減小MIMO天線尺寸的同時各單元之間仍然保持了較好的隔離。實際應(yīng)用中，可將偶極子I印刷在FR4 (介電常數(shù)4.4)的微帶基片上，是細長的長方形。偶極子I通過共面帶狀線饋電。能量從同軸線(圖中未示出)輸入，轉(zhuǎn)化到一段微帶線上，最后通過共面帶狀線對偶極子饋電。偶極子I可以用金屬導(dǎo)體，也可以是印刷在其它微帶基片上的偶極子。對偶極子的饋電的傳輸線可以是同軸線、平板傳輸線、微帶傳輸線、雙絞線。微帶基片7的介電常數(shù)可以從1-100。如上所述，便可較好地實現(xiàn)本發(fā)明。本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由多個定向天線組成的MIMO天線，其特征在于:每個定向天線包括兩個偶極子、饋電、以及連接饋電與偶極子的傳輸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由多個定向天線組成的MMO天線，其特征在于:還包括一個帶焊盤的共面帶狀線、微帶基片、微帶線和微帶基片；這兩個偶極子之間平行放置并連接在共面帶狀線的兩端；所述偶極子和微帶線都設(shè)置在微帶基片的下表面，微帶線在微帶基片的上表面；所述微帶線的一端通過過孔與共面帶狀線連在一起，另一端與設(shè)置在焊盤上的饋電探針連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由多個定向天線組成的MIMO天線，其特征在于:所述兩個偶極子之間相距四分之一波長。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由多個定向天線組成的MIMO天線，其特征在于:所述饋電探針的位置偏離這兩個偶極子的中心八分之一波導(dǎo)波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由多個定向天線組成的MIMO天線，其特征在于:所述兩個偶極子的相位相差90°。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的由多個定向天線組成的MMO天線，其特征在于:所述偶極子的形狀呈H形、三角形、梯形或者多邊形中的任意一種形狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由多個定向天線組成的MIMO天線，包括兩個偶極子、帶有一個焊盤的共面帶狀線和微帶基片，微帶線、微帶基片；所述偶極子為兩個，這兩個偶極子之間平行放置并連接在共面帶狀線的兩端；所述偶極子和微帶線都設(shè)置在微帶基片的下表面，微帶線在微帶基片的上表面；所述微帶線的一端通過過孔與共面帶狀線連在一起，另一端與設(shè)置在焊盤上的饋電探針連接；本發(fā)明不僅克服了現(xiàn)有的四單元MIMO天線陣無法同時實現(xiàn)小互耦、寬帶寬、小尺寸等問題，還克服了現(xiàn)有MIMO天線陣的帶寬、隔離度無法獨立控制的問題，且結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，成本低，特性好，再不引入任何反射器和引向器的情況下，每個H形偶極子都實現(xiàn)很好的定向性。
文檔編號H01Q1/38GK103187634SQ20131010341
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者褚慶昕, 羅宇 申請人:華南理工大學(xué)