[发明专利]基于特征模理论的方向图可重构2端口MIMO天线的设计方法

说明书

本发明涉及一种基于特征模理论的方向图可重构2端口MIMO天线的设计方法，包括：步骤1，依据特征模理论计算一块矩形金属覆铜板的特征模曲线，使其金属覆铜板的形状和尺寸在工作频带内具有n个特征值为0的谐振模式；其中，n≥3；步骤2，提取上述谐振模式的特征电流，生成特征电流矢量分布图，其中特征电流矢量分布图中电流最小点处即为各自模式所对应的馈电点位置，由馈电点位置得到辐射地板的结构和所需的两组谐振模式；步骤3，在步骤2中两组谐振模式所对应的馈电点位置处引入所对应的两组容性耦合单元。步骤4，设计两个可重构的馈电网络，分别给步骤3中每组容性耦合单元和辐射地板之间进行馈电以产生激励电压激励所对应的每组谐振模式。

技术领域

本发明属于通信天线的设计技术领域，具体涉及基于特征模理论的方向图可重构2端口MIMO天线的设计方法，可用于2.5G Wi-Fi通信频段的移动终端。

背景技术

随着移动通信系统的迅猛发展，用户对于更高通信速率以及更高通信质量的需求与日俱增。MIMO技术应运而生，其通过分别在基站和终端采用多天线的技术实现信号的多径传播，进而能够在不增加工作带宽的前提下成倍地提高通信速率和系统容量。然而在实际应用中，无线设备通常要工作在动态的环境中。当所工作的环境具有相对较差的系统特性时，具有固定辐射方向图的MIMO天线系统的容量将受到影响。方向图可重构的MIMO系统即可解决上述问题。

然而目前针对于方向图可重构MIMO天线的设计方法一般是通过先设计一个方向图可重构的天线单元，然后将几个相同的天线单元间隔一定距离排布来实现最后的可重构MIMO天线。其中还需要一定的隔离技术来降低天线单元之间的耦合。这种设计方法存在的问题是多个天线单元占用了很大的物理空间，不满足实际的应用。而且隔离技术的引入不仅使得天线结构变得更加复杂，且并不能实现天线单元之间的完全正交。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于特征模理论的方向图可重构2端口MIMO天线的设计方法，以便简化MIMO天线系统结构，提高天线系统的隔离效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于特征模理论的方向图可重构2端口MIMO天线的设计方法，其特征是：至少包括以下步骤：

步骤1，依据特征模理论计算一块矩形金属覆铜板的特征模曲线，使其金属覆铜板的形状和尺寸在工作频带内具有n个特征值为0的谐振模式；其中，n≥3；

步骤2，提取上述谐振模式的特征电流，生成特征电流矢量分布图，其中特征电流矢量分布图中电流最小点处即为各自模式所对应的馈电点位置，由馈电点位置得到辐射地板的结构和所需的两组谐振模式；

步骤3，在步骤2中两组谐振模式所对应的馈电点位置处引入所对应的两组容性耦合单元。

步骤4，设计两个可重构的馈电网络，分别给步骤3中每组容性耦合单元和辐射地板之间进行馈电以产生激励电压激励所对应的每组谐振模式。

所述的步骤2包括：所述两组谐振模式包括在辐射地板的短边中间位置具有相同馈电点位置的第一模式和第八模式，以及在辐射地板的长边中间位置具有相同馈电点位置的第一模式和第六模式。

所述的步骤3中所述的两组容性耦合单元包括第一容性耦合单元、第二容性耦合单元、第三容性耦合单元、第四容性耦合单元；其中选择第一容性耦合单元和第二容性耦合单元为具有4mm×16mm尺寸的矩形金属片，第一容性耦合单元和第二容性耦合单元位于第一模式和第八模式相同的馈电点位置，且距离辐射地板的空隙为4mm；而选择第三容性耦合单元和第四容性耦合单元为具有28mm×4mm尺寸的矩形金属片，它们位于第一模式和第六模式相同的馈电点位置，且距离辐射地板空隙也选择为4mm。

步骤4包括：