本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線。

背景技術(shù)：

近年來，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，無線移動(dòng)通信也得到了廣泛應(yīng)用。天線是無線移動(dòng)通信系統(tǒng)重要組成部分，負(fù)責(zé)無線信號(hào)的收發(fā)。

在諸多天線種類中微帶天線以其體積小、重量輕、平面結(jié)構(gòu)易于與IC器件集成、易于批量生產(chǎn)以及成本低等眾多優(yōu)點(diǎn)受到市場(chǎng)青睞，得到了廣泛應(yīng)用。但是微帶天線工作帶寬窄的缺點(diǎn)(<5％)也極大地限制了微帶天線的應(yīng)用。近年來隨著高速數(shù)據(jù)通信時(shí)代的來臨，寬帶無線通信發(fā)展迅猛，寬帶無線通信需要的工作帶寬比較寬，而微帶天線的工作帶寬窄的缺點(diǎn)限制了其在發(fā)展迅猛的寬帶無線通信領(lǐng)域的應(yīng)用。

隨著越來越高的無線通信速率的強(qiáng)烈需求以及越來越多的無線移動(dòng)通信用戶，而移動(dòng)通信系統(tǒng)可利用的頻率資源很有限，這就催生了無線通信領(lǐng)域能夠更有效利用頻譜資源、提高通信速率的新技術(shù)-MIMO(Multiple-Input-Multiple-Output多輸入多輸出)技術(shù)。MIMO技術(shù)通過將待無線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流分成多路子數(shù)據(jù)流并行發(fā)送，接收端多路接收子系統(tǒng)分別將多路子數(shù)據(jù)流接收后再整合成原數(shù)據(jù)流，極大地提高了無線通信速率，并且待傳輸數(shù)據(jù)流被分成了多路子數(shù)據(jù)獨(dú)立并行發(fā)射，為接收機(jī)提供多路獨(dú)立樣本，提高了信噪比，可在提高無線通信速率的同時(shí)增加了無線通信距離。因此，MIMO技術(shù)成為高速無線通信不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。而MIMO技術(shù)的關(guān)鍵是有效避免MIMO天線之間的干擾，以區(qū)分多個(gè)并行數(shù)據(jù)流。因此，設(shè)計(jì)高隔離度的MIMO寬帶天線成為MIMO技術(shù)的一個(gè)重要研究課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線，以解決現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)致的上述多項(xiàng)缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案：包括第一輻射單元、第二輻射單元、第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽、第一饋電單元、第二饋電單元、第三饋電單元、第四饋電單元、第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板、第三介質(zhì)基板、空氣介質(zhì)層、地層和墊片，所述第一輻射單元附著在第一介質(zhì)基板的上表面，所述第二輻射單元附著在第二基板的上表面，第一介質(zhì)基板和第二介質(zhì)基板之間為空氣介質(zhì)層，并由所述墊片支撐，所述地層附著在第二介質(zhì)基板的下表面和第三介質(zhì)基板的上表面，兩個(gè)地層接觸，所述第一饋電單元、第二饋電單元、第三饋電單元、第四饋電單元分別附著在第三介質(zhì)基板的下表面的四邊，所述第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽為第二介質(zhì)基板的下表面和第三介質(zhì)基板的上表面的地層挖開的H形狀的開槽，并分別位于地層的四邊，物理空間上，相鄰的兩個(gè)H形開槽彼此垂直，相鄰的兩個(gè)饋電單元彼此垂直。

優(yōu)選的，所述第一饋電單元、第二饋電單元、第三饋電單元、第四饋電單元由第三介質(zhì)基板的下表面邊緣分別延伸至第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽的下方。

優(yōu)選的，所述第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽空隙中間的“-”結(jié)構(gòu)的長度大于H形開槽兩邊的“|”結(jié)構(gòu)的高度。

優(yōu)選的，所述第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽大小均相同，所述第一饋電單元、第二饋電單元、第三饋電單元、第四饋電單元大小均相同，所述第二H形開槽和第二饋電單元、第三H形開槽和第三饋電單元、第四H形開槽和第四饋電單元的相對(duì)位置與第一H形開槽和第一饋電單元的相對(duì)位置均相同。

優(yōu)選的，所述第一H形開槽、第二H形開槽、第三H形開槽、第四H形開槽位于所述第二輻射單元的下方。

優(yōu)選的，所述第一輻射單元位于第二輻射單元的上方。

優(yōu)選的，所述第一輻射單元和第二輻射單元均為方形金屬板。

優(yōu)選的，所述第一輻射單元和第二輻射單元的長度是可變化的。

優(yōu)選的，所述空氣介質(zhì)層厚度為可變化的。

采用以上技術(shù)方案的有益效果是：本發(fā)明結(jié)構(gòu)寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線通過口徑耦合的饋電技術(shù)和增加耦合輻射單元的方法，可將本微帶天線的工作頻率帶寬有效拓寬到20％以上。通過將四個(gè)由饋電單元和耦合口徑組成的饋電網(wǎng)絡(luò)物理空間位置上相鄰兩個(gè)彼此互相垂直布置，使四個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)同一個(gè)天線，使得在同一個(gè)天線上，激勵(lì)起兩對(duì)模式彼此正交的電磁波。由于激勵(lì)起來的電磁波模式正交，因饋電網(wǎng)絡(luò)物理空間上相鄰兩個(gè)彼此垂直布置，兩相鄰天線端口的隔離度大大提高，因此天線相鄰兩饋電端口的隔離度大大提高，拓寬了微帶天線的應(yīng)用市場(chǎng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的在其厚度方向的相對(duì)位置關(guān)系結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的駐波比(VSWR)結(jié)果圖。

圖4是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的隔離度結(jié)果圖。

其中，1-第一輻射單元，2-第二輻射單元，301-第一H形開槽，302-第二H形開槽，303-第三H形開槽，304-第四H形開槽，401-第一饋電單元，402-第二饋電單元，403-第三饋電單元，404-第四饋電單元，5-第一介質(zhì)基板，6-第二介質(zhì)基板,7-第三介質(zhì)基板，8-墊片，9-空氣介質(zhì)層，10-地層。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的優(yōu)選實(shí)施方式。

圖1-圖2出示本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的具體實(shí)施方式：一種寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線，包含第一輻射單元1、第二輻射單元2、第一H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304、第一饋電單元401、第二饋電單元402、第三饋電單元403、第四饋電單元404、第一介質(zhì)基板5、第二介質(zhì)基板6、第三介質(zhì)基板7、空氣介質(zhì)層9、地層10和墊片8。所述第一輻射單元1附著在第一介質(zhì)基板5的上表面，所述第二輻射單元2附著在第二基板6的上表面，第一介質(zhì)基板5和第二介質(zhì)基板6之間為空氣介質(zhì)層9，并由墊片8支撐。所述地10層附著在第二介質(zhì)基板6的下表面和第三介質(zhì)基板7的上表面，兩個(gè)地層10相互接觸。所述第一饋電單元401、第二饋電單元402、第三饋電單元403、第四饋電單元404分別附著在第三介質(zhì)基板7的下表面的四邊，所述第一H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304為第二介質(zhì)基板6的下表面和第三介質(zhì)基板7的上表面的地層10挖開的H形狀的開槽，并分別位于地層10的四邊，物理空間上，相鄰的兩個(gè)H形開槽彼此垂直，相鄰的兩個(gè)饋電單元彼此垂直。所述第一饋電單元401通過第一H形開槽301與第二輻射單元2進(jìn)行能量耦合，第二輻射單元2再將電磁能量耦合到第一輻射單元1。所述第二饋電單元402通過第二H形開槽302與第二輻射單元2進(jìn)行能量耦合，第二輻射單元2再將電磁能量耦合到第一輻射單元1。所述第三饋電單元403通過第三H形開槽303與第二輻射單元2進(jìn)行能量耦合，第二輻射單元2再將電磁能量耦合到第一輻射單元1。所述第四饋電單元404通過第四H形開槽304與第二輻射單元2進(jìn)行能量耦合，第二輻射單元2再將電磁能量耦合到第一輻射單元1。相鄰的饋電單元和H形開槽激勵(lì)的電磁能量模式彼此正交，使得相鄰饋電單元之間的隔離度大大提高。使用本方法的方法，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線。

在本實(shí)施例中，所述第一饋電單元401、第二饋電單元402、第三饋電單元403、第四饋電單元404由第三介質(zhì)基板7的下表面邊緣分別延伸至第一H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304的下方。

在本實(shí)施例中，所述第一H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304空隙中間的“-”為瘦長條結(jié)構(gòu)，開槽兩邊的“|”為短條結(jié)構(gòu)，“-”結(jié)構(gòu)的長度大于“|”結(jié)構(gòu)的高度。

在本實(shí)施例中，所述第一H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304大小均相同，所述第一饋電單元401、第二饋電單元402、第三饋電單元403、第四饋電單元404大小均相同，所述第二H形開槽302和第二饋電單元402、第三H形開槽303和第三饋電單元403、第四H形開槽304和第四饋電單元404的相對(duì)位置與第一H形開槽301和第一饋電單元302的相對(duì)位置均相同。

在本實(shí)施例中，所述H形開槽301、第二H形開槽302、第三H形開槽303、第四H形開槽304位于所述第二輻射單元2的下方。

在本實(shí)施例中，所述第一輻射單元1位于第二輻射單元2的上方。

在本實(shí)施例中，所述第一輻射單元1和第二輻射單元2均為方形金屬板。

在本實(shí)施例中，所述第一輻射單元1和第二輻射單元2的長度是可變化的，以便于第一輻射單元1的諧振頻率和第二輻射單元2的諧振頻率不完全一樣，但是靠得很近，以便拓寬本寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的工作頻率帶寬。

在本實(shí)施例中，所述的空氣介質(zhì)層9厚度為可變化的，該厚度可以調(diào)節(jié)第一輻射單元1和第二輻射單元2之間的能量耦合度，使得第一輻射單元1和第二輻射單元2能量耦合最優(yōu)，以便拓寬本寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的工作頻率帶寬。

當(dāng)本發(fā)明為發(fā)射天線時(shí)，第一路電磁能量由第一饋電單元401的邊緣饋入，第一饋電單元401與第三介質(zhì)基板7的上表面的地層10構(gòu)成微帶線，電磁能量沿著微帶線將電磁能量傳輸至第一H形開槽301下方，電磁能量通過第一H形開槽301耦合至第二輻射單元2，第二輻射單元2再將電磁能量耦合至第一輻射單元1，最終第一路能量輻射出本發(fā)明的微帶天線。第二路電磁能量由第二饋電單元402的邊緣饋入，第二饋電單元402與第三介質(zhì)基板7的上表面的地層10構(gòu)成微帶線，電磁能量沿著微帶線將電磁能量傳輸至第二H形開槽302下方，電磁能量通過第二H形開槽302耦合至第二輻射單元2，第二輻射單元2再將電磁能量耦合至第一輻射單元1，最終第二路能量輻射出本發(fā)明的微帶天線。第三路電磁能量由第三饋電單元403的邊緣饋入，第三饋電單元403與第三介質(zhì)基板7的上表面的地層10構(gòu)成微帶線，電磁能量沿著微帶線將電磁能量傳輸至第三H形開槽303下方，電磁能量通過第三H形開槽303耦合至第二輻射單元2，第二輻射單元2再將電磁能量耦合至第一輻射單元1，最終第三路能量輻射出本發(fā)明的微帶天線。第四路電磁能量由第四饋電單元404的邊緣饋入，第四饋電單元404與第三介質(zhì)基板7的上表面的地層10構(gòu)成微帶線，電磁能量沿著微帶線將電磁能量傳輸至第四H形開槽304下方，電磁能量通過第四H形開槽304耦合至第二輻射單元2，第二輻射單元2再將電磁能量耦合至第一輻射單元1，最終第四路能量輻射出本發(fā)明的微帶天線。相鄰兩路電磁能量分別由物理空間上垂直布置的饋電網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)同一個(gè)微帶天線，經(jīng)微帶天線輻射出去的電磁波模式正交，兩電磁波的干擾很小。

當(dāng)本發(fā)明為接收天線時(shí)，第一輻射單元1接收電磁能量，第一輻射單元1將電磁能量耦合至第二輻射單元2，第二輻射單元2依次通過第一、二、三、四H形開槽將電磁能量分別耦合至第一、二、三、四饋電單元，第一、二、三、四饋電單元分別與第三介質(zhì)基板7上表面的地組成四組微帶線，電磁能量分別沿四組微帶線將電磁能量傳輸至微帶天線四個(gè)輸出端。由于四組饋電單元和四組H形開槽分別組成的饋電網(wǎng)絡(luò)在物理空間上的互相垂直性，因此，耦合至本發(fā)明天線相鄰兩端口的電磁能量模式正交，相鄰兩端口的隔離度很高。

圖3是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的駐波比(VSWR)結(jié)果，圖4是本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的隔離度結(jié)果。由圖3和圖4可論證，本發(fā)明寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線VSWR<2的駐波比帶寬結(jié)果是20.7％，頻率范圍是8.92-10.98GHz，在上述工作頻率范圍內(nèi)，各端口之間的隔離度大于25dB。本寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線的工作帶寬提高到20％以上，兩端口的隔離度在25dB以上。

基于上述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)寬帶高隔離4x4MIMO微帶天線通過口徑耦合的饋電技術(shù)和增加耦合輻射單元的方法，可將本微帶天線的工作頻率帶寬有效拓寬到20％以上。通過將四個(gè)由饋電單元和耦合口徑組成的饋電網(wǎng)絡(luò)物理空間位置上相鄰兩個(gè)彼此互相垂直布置，使四個(gè)饋電網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)同一個(gè)天線，使得在同一個(gè)天線上，激勵(lì)起兩對(duì)模式彼此正交的電磁波。由于激勵(lì)起來的電磁波模式正交，因饋電網(wǎng)絡(luò)物理空間上相鄰兩個(gè)彼此垂直布置，兩相鄰天線端口的隔離度大大提高，因此天線相鄰兩饋電端口的隔離度大大提高，拓寬了微帶天線的應(yīng)用市場(chǎng)。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。