一種新型mimo帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種新型MIMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，包括背面接地的介質(zhì)板，在介質(zhì)板正面設(shè)置有兩個(gè)天線單元、兩段電微帶線、一個(gè)解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的兩個(gè)天線單元對(duì)稱(chēng)設(shè)置在介質(zhì)板的兩側(cè)，兩段電微帶線分別與兩個(gè)單元天線相連接，在兩段微帶線的末端之間連接有解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的解耦網(wǎng)絡(luò)采用折疊型階梯阻抗諧振器設(shè)計(jì)成的帶通濾波器，在每個(gè)微帶線的末端分別連接有單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型通過(guò)解耦網(wǎng)絡(luò)，可以將天線單元的設(shè)計(jì)和解耦網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)分開(kāi)進(jìn)行，即可以先將天線的匹配設(shè)計(jì)好，然后再加入相應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)對(duì)其解耦，相當(dāng)于對(duì)聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題分步進(jìn)行，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種新型MIMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及一種新型MIMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣。
【背景技術(shù)】
[0002]近二十年來(lái)，無(wú)線通信的發(fā)展給人們的生活帶來(lái)了巨大的變化，使得人與人之間的交流越來(lái)越便捷，與此同時(shí)，人們對(duì)于通信內(nèi)容和質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。從最初的語(yǔ)音通話到現(xiàn)在的視頻服務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，通信服務(wù)內(nèi)容上的變化意味著對(duì)無(wú)線通信技術(shù)提出了更高的要求。目前，世界各國(guó)已經(jīng)開(kāi)始了第三代移動(dòng)通信的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，而學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)也開(kāi)始轉(zhuǎn)移到第四代移動(dòng)通信技術(shù)。在前三代的無(wú)線通信技術(shù)中，充分利用了時(shí)間、頻率、和編碼技術(shù)，使得通信容量已經(jīng)接近極限。針對(duì)目前不斷增長(zhǎng)的無(wú)線業(yè)務(wù)需求、有限的頻譜資源和日益復(fù)雜的電磁傳播環(huán)境，只有充分利用空域資源，才能使得無(wú)線信道的容量大巾畐提聞。
[0003]MIMO (Multiple Input Multiple Output,多輸入多輸出)技術(shù)正是通過(guò)在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩端使用多天線，充分利用空間環(huán)境中不相關(guān)的子信道來(lái)使得信道容量大幅提高的新一代無(wú)線通信技術(shù)。在理想情況下，在不增加發(fā)射功率和不占用額外頻譜資源的前提下，MIMO技術(shù)可以使得信道容量成倍增長(zhǎng)。由于在收發(fā)兩端都要使用多個(gè)天線單元，所使用天線的性能對(duì)于MIMO系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言就顯得十分重要。除了傳統(tǒng)無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)于天線的要求以外，MIMO系統(tǒng)通常要求天線單元之間要具有低相關(guān)性。在理想情況下，天線單元之間的距離需要在0.4到0.5倍波長(zhǎng)以上才能保證天線單元之間的低相關(guān)性。而這樣的距離在無(wú)線通信頻段大概在60mm到75mm。因此，在通常的無(wú)線通信系統(tǒng)中，基站中架設(shè)多個(gè)天線單元以保證天線單元之間的低相關(guān)性相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)，而在小型移動(dòng)終端中，由于受到終端尺寸的限制，放置多個(gè)天線單元且保證天線單元之間的低相關(guān)性就很難。因此，在小型移動(dòng)終端中設(shè)計(jì)多天線就成為了 MIMO系統(tǒng)中多天線設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。在小型移動(dòng)終端中設(shè)計(jì)多天線的困難還表現(xiàn)在:
[0004]在小型手持移動(dòng)終端中放置多個(gè)天線單元，如何減小天線單元之間的互耦是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。互耦的存在是不可避免的，但是在小型移動(dòng)終端中，由于天線單元之間的距離總是很小，互耦的問(wèn)題就顯得愈發(fā)嚴(yán)重。互耦的存在既會(huì)降低天線效率，也會(huì)對(duì)天線單元之間的相關(guān)性產(chǎn)生影響，而在寬頻的條件下設(shè)計(jì)低互耦的多天線就更加困難。這也是小型移動(dòng)終端中多天線設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題。
[0005]除了以上這些，還通常需要考慮天線能夠與系統(tǒng)共形以及低成本等等因素。因此，小型手持移動(dòng)終端的多天線設(shè)計(jì)需要綜合考慮各方面的因素，是多天線設(shè)計(jì)中極具挑戰(zhàn)的一個(gè)研究方向。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是為了克服上述問(wèn)題，提供一種新型MMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的方法是:一種新型MMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，包括背面接地的介質(zhì)板，在介質(zhì)板正面設(shè)置有兩個(gè)單元天線、兩段電微帶線、一個(gè)解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的兩個(gè)單元天線對(duì)稱(chēng)設(shè)置在介質(zhì)板的兩側(cè)，兩段電微帶線分別與兩個(gè)單元天線相連接，在兩段微帶線的末端之間連接有解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的解耦網(wǎng)絡(luò)采用折疊型階梯阻抗諧振器設(shè)計(jì)成的帶通濾波器，在每個(gè)微帶線的末端分別連接有單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)。
[0008]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，在所述的天線單元與所述的微帶線之間設(shè)置有階梯阻抗匹配器。
[0009]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的介質(zhì)板的等效介電常數(shù)為2.65，厚度為為Imm0
[0010]根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型MIMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，其特征在于:所述的單元天線為倒置的“L”型。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型通過(guò)解耦網(wǎng)絡(luò)，可以將天線單元的設(shè)計(jì)和解耦網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)分開(kāi)進(jìn)行，即可以先將天線的匹配設(shè)計(jì)好，然后再加入相應(yīng)的解耦網(wǎng)絡(luò)對(duì)其解耦，相當(dāng)于對(duì)聯(lián)合優(yōu)化問(wèn)題分步進(jìn)行，從而簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。
[0013]采用倒置的“L”型的印刷天線的設(shè)計(jì)，它剖面薄，體積小，重量輕，造價(jià)低，具有全向輻射性能，最重要的一點(diǎn)是能與電路板有機(jī)結(jié)合，并且具備很好的共形設(shè)計(jì)潛質(zhì)，方便地與饋電網(wǎng)絡(luò)和器件集成成塊，與微電子技術(shù)緊密結(jié)合，功能強(qiáng)。
[0014]采用折疊型階梯阻抗諧振器設(shè)計(jì)成的帶通濾波器這一新型的結(jié)構(gòu)作為天線之間的解耦網(wǎng)絡(luò)，突破了之前所`局限的幾種模式。用它作解耦網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)折疊枝節(jié)的長(zhǎng)度方便調(diào)整頻率，設(shè)計(jì)結(jié)果更加優(yōu)異，從而比較容易達(dá)到所需的效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1、本實(shí)用新型的解耦網(wǎng)絡(luò)的基本模型；
[0016]圖2、本實(shí)用新型的兩單元天線的解耦網(wǎng)絡(luò)的模型；
[0017]圖3、本實(shí)用新型為計(jì)算阻抗二所示用的等價(jià)模型；
[0018]圖4、本實(shí)用新型的改進(jìn)后的M早元天線的解耦網(wǎng)絡(luò)模型
[0019]圖5、本實(shí)用新型的微帶分支線匹配網(wǎng)絡(luò)；
[0020]圖6、本實(shí)用新型的實(shí)測(cè)和仿真的回波損耗(S11)曲線對(duì)比圖；
[0021]圖7、本實(shí)用新型的實(shí)測(cè)和仿真的隔離度(*?21)曲線對(duì)比圖；
[0022]圖8、本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖9、本實(shí)用新型的YOZ面的實(shí)測(cè)方向圖；
[0024]圖10、本實(shí)用新型的XOZ面的實(shí)測(cè)方向圖；
[0025]圖11、本實(shí)用新型的XOY面的實(shí)測(cè)方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做具體的說(shuō)明。[0027]下面簡(jiǎn)述下本實(shí)用新型的技術(shù)原理:
[0028]如圖1所示，對(duì)于一款沒(méi)有進(jìn)行解耦的多天線系統(tǒng)，假設(shè)其有N個(gè)天線單元，則它的參數(shù)矩陣可以由一個(gè)NXN的矩陣Sir表征。通常情況下，此時(shí)的多天線系統(tǒng)能夠滿足
基本匹配，但天線單元之間的互耦很大，對(duì)于矩陣各T而言，則是其主對(duì)角線元素接近于零，而非主對(duì)角線元素不為零。為了使得多天線系統(tǒng)滿足既匹配又解耦的要求，需要在多天線系統(tǒng)的后端加入解耦網(wǎng)絡(luò),該矩陣是一個(gè)2Fx2F的矩陣，面向多天線系統(tǒng)的一邊標(biāo)示
為1，面向饋電端的一邊標(biāo)示為2，則仏矩陣可以表示成下式的形式。
【權(quán)利要求】
1.一種新型MIMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，包括背面接地的介質(zhì)板，其特征在于:還包括設(shè)置在介質(zhì)板正面的兩個(gè)天線單元、兩段電微帶線、一個(gè)解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的兩個(gè)天線單元對(duì)稱(chēng)設(shè)置在介質(zhì)板的兩側(cè)，兩段電微帶線分別與兩個(gè)單元天線相連接，在兩段微帶線的末端之間連接有解耦網(wǎng)絡(luò)，所述的解耦網(wǎng)絡(luò)采用折疊型階梯阻抗諧振器設(shè)計(jì)成的帶通濾波器，在每個(gè)微帶線的末端分別連接有單支節(jié)匹配網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型MMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，其特征在于:在所述的天線單元與所述的微帶線之間設(shè)置有階梯阻抗匹配器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型MMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，其特征在于:所述的介質(zhì)板的等效介電常數(shù)為2.65,厚度為為1mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型MMO帶有去耦網(wǎng)絡(luò)的小型天線陣，其特征在于:所述的天線單元為倒置的“L”型。
【文檔編號(hào)】H01Q1/52GK203445240SQ201320552588
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】王友保, 史超 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)