专利名称：一种三角形排列的mimo天线的制作方法
技术领域：
本发明属于通信技术领域，涉及天线技术，尤其是一种MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)天线。
背景技术：
无线通信是当今世界最活跃的科研领域之一。它突破了有线通信的物理限制，使得用户可以自由地在任何无线电波能够到达的地方进行通信，这大大拓宽了通信空间与活力。目前无线通信面临的主要问题是如何提供更高的数据传输速率。由于无线通信借以提高传输速率的传统资源(频率带宽和发射功率)目前已经濒临饱和，因此依靠增加这两种资源来提高传输速率是行不通的。第三代移动通信(3G)已经在包括我国在内的多个国家商业应用，但是由于3G主要采用的还是传统的无线通信技术，能够提供的数据传输速率还是偏低(3841cbit/S-2Mbit/S)，运营商无法给出“杀手”业务来吸引用户，3G在全世界的大规模商业应用举步维艰。近年来，一种新的不需要损失频带和发射功率资源就可以大幅度提高数据传输速率的无线通信技术-MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)-引起了广泛的关注，这种采用空间分集技术的通信系统是对抗无线衰落，提高传输信道容量的一种有效方法。MIMO系统相对于传统的单天线系统来说，能够大大提高频谱利用率，使得系统能在有限频带下传输更高速率的数据业务。目前，MIMO技术已经被视作第四代移动通信技术 (4G)的重要组成部分。而以极窄脉冲方式进行无线发射和接收的超宽带通信技术，具有抗干扰能力强、 保密性能好、发射功率小等优点。其特殊之处在于完全摆脱了一般无线收发中必须采用载波调制的传统手段，成为时域中直接操作的无线通信技术，而且它能够同时获得宽带高速、 低成本和低功耗的好处。MIMO技术与超宽带通信技术的结合，综合两者的优点，它将在雷达系统、通信领域及军事应用等方面发挥重要作用。MIMO天线技术是MIMO无线通信技术的主要核心技术之一，它是指同时在收发两端采用多元阵列天线。在不增加频谱带宽和发射功率的条件下，使用多天线分集技术，提高发射或接收信号的信噪比，以增大系统的容量，这是目前无线通信系统的发展趋势。然而， 将多个天线集成在有限空间中，特别是对于手持设备来说，会产生较大的互耦，天线的性能就随之下降，就无法实现信道容量随着天线数目的增加以线性比例增大。如何在减小天线阵列尺寸，同时减小天线单元间的耦合是MIMO天线设计的难点。由张海力等人提出了“一种终端MIMO天线”(申请号201020552203.9)的发明专利申请，天线如图1所示，包括介质基板，其介质基板的正面制作有三块等边三角形辐射单元，且三块辐射单元呈三角形分布，构成三天线布局分集形式的终端MIMO天线结构；所述三块三角形辐射单元各有一顶点相对应，并且每个辐射单元与其顶点相对的底边均与介质基板的一个边相平行，所述三个辐射单元上的均设有连接同轴电缆内导体的焊接点。天线底部是敷铜接地板，接地板分成独立的三部分，改善了端口间隔离度。该天线由于尺寸较大，且结构不对称，有两个单元极化方向相同，不能充分利用天线的极化分集。
发明内容
本发明提供一种三角形排列的MIMO天线，该MIMO天线采用超宽带平面单极子天线或普通微带天线单元作为辐射单元，通过三角形排列的布局，改善了 MIMO天线的空间分集效果；同时，三个辐射单元的极化方向呈两两120°相交，改善了 MIMO天线的极化分集效果。天线底部接地板分成独立的三部分，改善了端口间隔离度，能够极大的改善系统接收性能。该MIMO天线还具有低剖面结构、易加工、易集成和低成本等特点。本发明技术方案如下一种三角形排列的MIMO天线，如图2、3所示，由三个平面线极化天线构成阵列， 且以阵列中心为对称点呈120°旋转对称；三个平面线极化天线共用一个正三角形介质基片；三个平面线极化天线的辐射单元和微带馈线位于正三角形介质基片的正面，三个平面线极化天线的接地板位于正三角形介质基片的背面；三个平面线极化天线呈三角形排列， 即三个平面线极化天线的辐射单元的几何中心的连线形成一个正三角形，任意两个平面线极化天线的极化方向之间的夹角为120° ；每个平面线极化天线采用微带馈电，其馈电端口位于正三角形介质基片三条边的中心点处；每个平面线极化天线的接地板相互独立。 上述技术方案中，所述平面线极化天线可以是平面单极子天线或微带天线。本发明提供的三角形排列的MIMO天线，为了减小整个MIMO天线的尺寸，在保证每个天线单元正常工作的情况下，在正三角形介质基片的三个角上都截去了一个相同大小的正三角形，使得介质基片的形状由正三角形变成六边形。本发明提供的三角形排列的MIMO天线，还可以包括三个SMA接头，每个SMA接头的内导体与相应平面单极子天线或微带天线的微带馈线相连，每个SMA接头的外导体与相应平面单极子天线或微带天线的接地板相连。本发明的有益效果是本发明提供的三角形排列的MIMO天线，由于构成阵列的三个平面线极化天线单元呈三角形排列，任意两个平面线极化天线单元的极化方向相差120°，使得整个MIMO天线可以获得良好的极化分集特性；同时，三个天线馈电端口相隔较远，采用分离的接地板， 从而使得整个MIMO天线具有良好的端口隔离度；天线单元对称分布，使得此MIMO天线在H 面获得较好的全向方向图，且具有好的频率和方向图稳定性。此外，本发明提供的三角形排列的MIMO天线还具有低剖面结构、易加工、易集成和低成本等特点。
图1为现有的一种三角形排列的MIMO天线结构示意图(详见中国专利“一种终端 MIMO 天线(申请号:201020552203. 9)，，)。图2为本发明提供的三角形排列的MIMO天线结构示意图(俯视图)。图3为本发明提供的三角形排列的MIMO天线结构示意图(侧视图)。图4为本发明具体实施方式
的回波损耗(Sll)和隔离度(S12)的测试结果。图5为本发明具体实施方式
的方向图测试结果。其中(a)是E面方向图，(b)是H面方向图。
具体实施例方式一种三角形排列的MIMO天线，由三个平面单极子天线构成阵列，且以阵列中心为对称点呈120°旋转对称；三个平面单极子天线共用一个正三角形介质基片；三个平面单极子天线的辐射单元和微带馈线位于正三角形介质基片的正面，三个平面单极子天线的接地板位于正三角形介质基片的背面；三个平面单极子天线呈三角形排列，即三个平面单极子天线的辐射单元的几何中心的连线形成一个正三角形，任意两个平面单极子天线的极化方向之间的夹角为120° ；每个平面单极子天线采用微带馈电，其馈电端口位于正三角形介质基片三条边的中心点处；每个平面单极子天线的接地板相互独立。正三角形介质基片的三个角被截去相同大小的一个正三角形，使得介质基片的形状由正三角形变成六边形。所述三角形排列的MIMO天线还包括三个SMA接头，每个SMA接头的内导体与相应平面单极子天线或微带天线的微带馈线相连，每个SMA接头的外导体与相应平面单极子天线或微带天线的接地板相连。整个MIMO天线的俯视图如图2所示，侧视图如图3所示，其中1为介质基片，厚度为0. 76mm，介电常数为2. 94，3、4、6为介质基片上表面的辐射贴片及微带馈线，2、5、7为介质基片下表面的接地板。辐射贴片中心间距d = 40. 00mm，六边形短边Ll = 47. 02mm，六边形长边L2 = 79. 90mm，横向尺寸W = 123. 00mm，纵向尺寸H = 107. 32mm。本发明充分利用了天线单元的空间分集和极化分集，在很宽的频带内可获得良好的端口回波损耗和隔离度，如图4所示，由于结构的对称性，这里只给出了端口 1的回波损耗和端口 1与端口 2之间的隔离度。在2. 6GHz-12GHz范围内，Sll < -IOdB, S12 < -15dB。本发明可以获得全向的H面方向图和类似于偶极子的倒8字形的E面方向图，如图5所示，此外天线的方向图随频率变化很小，稳定性优良，非常适合用于超宽带通信中。本发明提供的三角形排列的MIMO天线，天线单元呈三角形排列结构，且以阵列中心为对称中心呈120°旋转对称；整个MIMO天线如果采用超宽带平面单极子天线作为阵列单元，则整个MIMO天线也具有超宽带特性，且可获得良好的匹配和稳定的方向图；整个 MIMO天线并不局限于采用超宽带天线作为阵列单元，也可以采用其它形式的平面天线作为阵列单元。本发明可以应用于无线通信、卫星通信等方面，如应用于飞行器、舰船、车载装置上，以及无线通信的固定或移动终端设备上。
权利要求
1.一种三角形排列的MIMO天线，由三个平面线极化天线构成阵列，且以阵列中心为对称点呈120°旋转对称；三个平面线极化天线共用一个正三角形介质基片；三个平面线极化天线的辐射单元和微带馈线位于正三角形介质基片的正面，三个平面线极化天线的接地板位于正三角形介质基片的背面；三个平面线极化天线呈三角形排列，即三个平面线极化天线的辐射单元的几何中心的连线形成一个正三角形，任意两个平面线极化天线的极化方向之间的夹角为120° ；每个平面线极化天线采用微带馈电，其馈电端口位于正三角形介质基片三条边的中心点处；每个平面线极化天线的接地板相互独立。
2.根据权利要求1所述的三角形排列的MIMO天线，其特征在于，所述平面线极化天线为平面单极子天线或微带天线。
3.根据权利要求1或2所述的三角形排列的MIMO天线，其特征在于，所述正三角形介质基片的三个角被截去相同大小的一个正三角形，使得介质基片的形状由正三角形变成六边形。
4.根据权利要求1、2或3所述的三角形排列的MIMO天线，其特征在于，所述三角形排列的MIMO天线还包括三个SMA接头，每个SMA接头的内导体与相应平面单极子天线或微带天线的微带馈线相连，每个SMA接头的外导体与相应平面单极子天线或微带天线的接地板相连。
全文摘要
一种三角形排列的MIMO天线，属于通信技术领域。该MIMO天线由三个平面线极化天线构成阵列，且以阵列中心为对称点呈120°旋转对称；三个平面线极化天线共用一个正三角形介质基片；三个平面线极化天线呈三角形排列，即三个平面线极化天线的辐射单元的几何中心的连线形成一个正三角形，任意两个平面线极化天线的极化方向之间的夹角为120°；每个平面线极化天线采用微带馈电，其馈电端口位于正三角形介质基片三条边的中心点处；每个平面线极化天线的接地板相互独立。本发明具有良好的极化分集特性和端口隔离度，且具有好的频率和方向图稳定性，还具有低剖面结构、易加工、易集成和低成本等特点。
文档编号H01Q1/38GK102496778SQ20111041494
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者杨雪松, 王秉中, 邱诗贵 申请人:电子科技大学