【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及寬帶三極化mimo天線，具體涉及一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線。
技術介紹
1、隨著超高清視音頻傳輸，高精度導航、定位和智能駕駛等業務的發展，對無線通信系統的傳輸速率提出了更高的要求，然而電磁頻譜資源有限且不可再生，因此最大限度地提高無線通信系統的頻譜效率成為必然趨勢。多輸入多輸出(multiple-input?multiple-output，mimo)技術通過在發射端和接收端分別使用多個發射和接收天線，可以建立多個并行的空間子信道，在不增加頻譜資源和天線發射功率的情況下，可以通過增加天線的數目來成倍提高頻譜效率在3g和4g等無線通信系統已經獲得了廣泛的應用。近年來，大規模和超大規模mimo也成為5g及6g等下一代移動通信系統的核心技術，然而基站及移動端的空間都非常有限，因此迫切需要提出緊湊型、小型化的mimo天線單元結構。采用極化分集的多極化mimo天線在這方面具有明顯優勢。
2、多極化天線在同一輻射單元上就能實現電磁波極化狀態的復用，從而提升了空間特征信道數量，并能適用于不同的應用場景；此外還可以利用多個極化狀態來降低極化失配所導致的信道衰落。與單極和雙極化mimo系統相比，三極化mimo系統能更充分利用電磁場的矢量特性，有效提高無線信道的空間維度，可以獲得更高的信道容量。而另一方面，由香農公式可知，通信系統的信道容量正比于帶寬，這意味著提高通信系統的帶寬是解決大容量、高速率通信的重要途徑。因此，為滿足高速率無線通信系統的應用需求，天線作為其收發信息的裝置，需要具有寬帶特性。p>
3、雖然寬帶單極化和雙極化天線的理論與設計已經較為成熟，但寬帶三極化天線的實現仍存在許多問題與挑戰。現有寬帶三極化天線設計的缺點主要表現在已有寬帶三極化天線的結構較復雜、橫向尺寸大，整體尺寸大于半波長，且饋電復雜，剖面較高，集成難度高，嚴重限制了其在相控陣等緊湊型大規模天線陣列中的應用。
技術實現思路
1、專利技術目的：為解決現有三極化天線無法同時滿足邊長小于半波長、工作帶寬大、剖面低、饋電簡單的問題，本專利技術公開了一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線。
2、技術方案：一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，包括基于疊層結構的雙極化微帶天線和基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線；
3、所述基于疊層結構的雙極化微帶天線包括：第一層介質基板、位于所述第一層介質基板上表面的下層微帶輻射器、位于所述第一層介質基板下表面的天線接地板、位于所述第一層介質基板上方的第二層介質基板和位于所述第二層介質基板上表面的上層微帶輻射器；所述上層微帶輻射器為刻蝕有圓環縫隙的金屬貼片，該基于疊層結構的雙極化微帶天線具有兩個相近的諧振點，擴展雙極化微帶天線的工作帶寬；
4、所述基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線包括：單極子天線、微帶結構頂部負載和阻抗變換加載；所述微帶結構頂部負載與基于疊層結構的雙極化微帶天線中的上層微帶輻射器進行結構復用，增大單極子天線頂端對地的分布電容，降低單極子天線的剖面高度；所述阻抗變換加載用于調節單極子天線的阻抗匹配。
5、進一步的，所述下層微帶輻射器和上層微帶輻射器的尺寸不同；當天線激勵時，能量通過下層微帶輻射器耦合到上方的上層微帶輻射器上，由于下層微帶輻射器和上層微帶輻射器的尺寸不同，諧振頻率不同，使得基于疊層結構的雙極化微帶天線具有雙諧振點的工作特性，拓展雙極化微帶天線的工作帶寬。
6、進一步的，通過刻蝕圓環縫隙，將上層微帶輻射器分割為兩部分，分割后，圓環縫隙內部的圓形貼片部分充當單極子天線的有效頂部加載，可以在保持上層微帶輻射器尺寸不變的條件下，通過調節圓環縫隙的尺寸，單獨調節單極子天線的諧振頻率，而不影響雙極化微帶天線的諧振頻率。
7、進一步的，所述阻抗變換加載包括四個金屬柱和金屬環形貼片；四個金屬柱位于第一層介質基板和第二層介質基板之間的空氣層中，所述金屬環形貼片位于第二層介質基板的下表面，四個金屬柱的頂部通過金屬圓環貼片相連，四個金屬柱的底部連接下層微帶輻射器。在本專利技術中，四個金屬柱與中間的饋電探針構成的整體等效為一段沿z方向的類同軸結構，用于調節單極子天線的阻抗匹配。
8、進一步的，所述基于疊層結構的雙極化微帶天線和基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線工作于同一頻帶。
9、進一步的，還包括第一饋電端口、第二饋電端口和第三饋電端口；所述第一饋電端口和第二饋電端口通過在不同位置激勵下層微帶輻射器，獲得兩個相互正交的水平極化模式，所述第三饋電端口激勵單極子天線，獲得一個垂直極化模式。
10、有益效果：本專利技術與現有技術相比，具有以下優點：
11、(1)本專利技術提出的一種基于疊層微帶結構的邊長小于半波長的緊湊型寬帶三極化mimo天線，首先，設計了一種基于疊層結構的雙極化微帶天線，利用疊層結構，使雙極化微帶天線獲得兩個相近的諧振點，擴展雙極化微帶天線的工作帶寬；然后通過單極子天線來實現第三個正交的極化模式，將單極子天線的微帶結構頂部負載與基于疊層結構的雙極化微帶天線的上層微帶輻射器進行結構復用，來降低單極子天線的剖面，從而降低了三極化天線整體的剖面高度；
12、(2)本專利技術提出的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，通過在上層微帶輻射器上刻蝕圓環縫隙，將上層微帶輻射器分割為兩部分，分割后，縫隙圓環內部的圓形貼片部分充當有效頂部加載，可以在保持頂部負載貼片尺寸不變的條件下調節單極子天線的諧振頻率，而不影響雙極化微帶天線的諧振頻率；
13、(3)本專利技術提出的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線可以同時滿足邊長小于半波長、寬帶化以及低剖面的應用需求，以及本專利技術所提出的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線的整體尺寸為0.33×0.33×0.12λ03，λ0代表工作頻段中心頻率對應的波長；
14、(4)本專利技術提出的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，具有結構緊湊、剖面低、利于集成、結構簡單、工作帶寬寬等優點，可用于無線通信、大規模mimo天線陣等領域。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：包括基于疊層結構的雙極化微帶天線和基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線；
2.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：所述下層微帶輻射器和上層微帶輻射器的尺寸不同，使基于疊層結構的雙極化微帶天線具有兩個相近的諧振點，擴展雙極化微帶天線的工作帶寬。
3.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：通過調節上層微帶輻射器上刻蝕的圓環縫隙的尺寸，對單極子天線的諧振頻率進行單獨的調節。
4.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：將基于疊層結構的雙極化微帶天線中的上層微帶輻射器作為單極子天線的頂部負載，增大單極子天線頂端對地的分布電容，降低單極子天線的剖面高度。
5.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：所述阻抗變換加載包括四個金屬柱和金屬環形貼片；四個金屬柱位于第一層介質基板和第二層介質基板之間的空
6.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：所述基于疊層結構的雙極化微帶天線和基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線工作于同一頻帶。
7.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化MIMO天線，其特征在于：還包括第一饋電端口、第二饋電端口和第三饋電端口；所述第一饋電端口和第二饋電端口通過在不同位置激勵下層微帶輻射器，獲得兩個相互正交的水平極化模式，所述第三饋電端口激勵單極子天線，獲得一個垂直極化模式。
...【技術特征摘要】
1.一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，其特征在于：包括基于疊層結構的雙極化微帶天線和基于微帶結構頂部負載的低剖面單極子天線；
2.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，其特征在于：所述下層微帶輻射器和上層微帶輻射器的尺寸不同，使基于疊層結構的雙極化微帶天線具有兩個相近的諧振點，擴展雙極化微帶天線的工作帶寬。
3.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，其特征在于：通過調節上層微帶輻射器上刻蝕的圓環縫隙的尺寸，對單極子天線的諧振頻率進行單獨的調節。
4.根據權利要求1所述的一種基于疊層微帶結構的緊湊型寬帶三極化mimo天線，其特征在于：將基于疊層結構的雙極化微帶天線中的上層微帶輻射器作為單極子天線的頂部負載，增大單極子天線頂端對地的分布電容，降低單極子天線的剖面高度。
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。