四元超宽带高隔离MIMO槽天线的设计

舒海峰,杜成珠,杨福慧

(1.上海电力大学 电子与信息工程学院,上海 200082;2.中电科微波通信(上海)有限公司,上海 201800)

0 引言

近年来,随着无线通信技术的快速发展,人们对通信系统的带宽、传输速率及通信质量的要求不断提升。多输入多输出(MIMO)技术能有效减小因信道多径效应产生的影响,降低误码率,提高通信系统的可靠性[1]。同时MIMO系统采用多个天线进行收发,能实现更高的数据传输率和信道容量。目前频谱资源日益紧张,超宽带(UWB)通信系统因具有高数据传输速率、抗多径干扰、穿透能力强、低成本及高精度等优势而备受关注[2]。2002年,美国联邦通信委员会(FCC)首次将3.1～10.6 GHz划分到民用通信领域[3],超宽带天线逐渐成为国内外学者的研究热点。常规的微带贴片天线[4]、平面螺旋天线[5]、Vivaldi天线[6]和对数周期天线[7]等均能实现超宽带特性,且各有优点。微带天线成本低,易加工;平面螺旋天线体积小,但对加工精度要求较高;Vivaldi天线和对数周期天线的尺寸偏大,但它们与平面螺旋天线一样都具有端射特性,能实现定向辐射。

将超宽带与MIMO技术相结合,能大幅提升通信系统性能,使其具有传输速率高,抗多径衰落能力强的特点。采用微带形式来实现超宽带有许多办法,如采用缺陷地结构(DGS)[8-10]、共面波导(CPW)馈电[11]、将馈线进行渐变设计[12]等。在多元MIMO天线中,如何降低单元之间的隔离度也是设计的难点之一。常用的方法有:通过将各个单元正交放置,使其两两垂直,再利用极化分集来提高隔离度[13];通过在单元之间加载隔离结构[14]或分形解耦枝节[15]来增加耦合路径,降低单元间的互耦;加入中和线[16]和EBG[17]结构同样能实现好的隔离效果。……