專利名稱：具有高隔離度的三頻段雙天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種具有高隔離度的用戶設(shè)備(UE)DCS/PCS/UMTS三頻段雙天線。
背景技術(shù)：
為了更有效地利用現(xiàn)有頻譜資源，并促進(jìn)LTE逐漸商用，多模多連接移動終端 (Multi-mode Multi-link UE,M3L_UE)已受到人們的日益重視。比如3GPP已經(jīng)在新版本定義Type A和Type B終端為M3L-UE。由于M3L-UE是一個多無線鏈路同時激活的智能移動終端，將面臨大量的軟、硬件技術(shù)和產(chǎn)品化實現(xiàn)問題。在M3L-UE眾多硬件技術(shù)問題中，射頻互干擾問題是其中最亟待解決的基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)問題之一。原因是，M3L-UE是一個小型化設(shè)備，M3L-UE的多個天線距離很近，天線間的電磁互耦很強(qiáng)，從而導(dǎo)致M3L-UE各無線電模塊之間存在較強(qiáng)的互干擾。射頻互干擾問題會導(dǎo)致M3L-UE頻譜資源的分配、物理層鏈路指標(biāo)分配與協(xié)調(diào)、底層信令交互設(shè)計與管理等一系列基礎(chǔ)性軟硬件技術(shù)問題，也導(dǎo)致M3L-UE用戶電磁場健康安全性問題，還會導(dǎo)致用戶體驗評價問題?；ジ蓴_問題如果在M3L-UE起步時沒有得到充分克服，會嚴(yán)重影響M3L-UE的正常工作。上面分析說明，M3L-UE天線間的強(qiáng)電磁互耦是產(chǎn)生M3L-UE互干擾問題的重要原因。因此，如何有效降低M3L-UE天線間的強(qiáng)電磁互耦，或者說，如何有效提高M(jìn)3L-UE天線間的隔離度是一個急需解決的技術(shù)問題。通過對現(xiàn)有技術(shù)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的多天線設(shè)計中往往缺乏明確的設(shè)計思路且涉及提高隔離度的頻段也往往是單頻段，如ELECTRONICS LETTERS Vol. 46，No. 6中的文章具有高隔離度的緊湊多天線設(shè)計 Compact MIMO antenna with high isolation performance, 文中介紹了一種在WLAN(2.4G)頻段具有高隔離度的雙天線，但是其加入的用以提高隔離度的連接線設(shè)計沒有明確的設(shè)計思路，設(shè)計的邏輯性不強(qiáng)，不具有通用性，且只能提高 WLAN (2. 4G)這一單頻段。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前業(yè)界缺乏高性能，低成本的M3L-UE雙天線，本發(fā)明提出了一種具有高隔離度的三頻段雙天線，該天線在DCS/PCS/UMTS三頻段內(nèi)隔離度優(yōu)于_20dB。雙天線的設(shè)計采用網(wǎng)絡(luò)對消原理和ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種具有高隔離度的三頻段雙天線，包括四端口 S參數(shù)矩陣、功分器和移相器， 其中，四端口 S參數(shù)矩陣根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系，分別連接功分器和移相器。具有高隔離度的三頻段雙天線采用網(wǎng)絡(luò)對消原理及ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法，所述ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法為(I)由初始單天線組成，并在HFSS中仿真得到四端口 S參數(shù)矩陣；(2)將第(I)步得到的四端口 S參數(shù)矩陣導(dǎo)入ADS中，根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系連接功分器和移相器。
(3)通過第(I)步和第(2)步的連接設(shè)計，形成兩個雙天線，記為第一單元和第二單元，第一單元和第二單元經(jīng)過移相器，并聯(lián)組成具有高隔離度的三頻段雙天線。所述第(3)步中第一單元和第二單元經(jīng)過移相器，相位差為180度。所述功分器為威爾金斯功分器。所述移相器由微帶傳輸線實現(xiàn)。根據(jù)ADS優(yōu)化模型建立HFSS的實物3D模型，進(jìn)行仿真并加工進(jìn)行了測試驗證，測試與仿真較好的吻合，在DCS，PCS, UMTS整個頻段內(nèi)隔離度在_20dB以下，是一款具有高隔離度的三頻段雙天線。


圖I雙天線設(shè)計優(yōu)化模型；
圖2初始單天線模型；
圖3初始單天線S參數(shù)
圖4四端口天線模型；
圖5四端口天線S參數(shù)
圖6威爾金斯功分器模型；
圖7威爾金斯功分器S參數(shù)；
圖 8 在 DCS/PCS/UMTS 三三頻段具有高隔離度的雙天線模型；
圖9在DCS/PCS/UMTS三頻段具有高隔離度的雙天線仿真和測試的S參數(shù)；
閱圖 10 在 DCS/PCS/UMTS _三頻段具有高隔離度的雙天線I. 8GHz, Phi=O度時方向圖;
閱圖 11 在 DCS/PCS/UMTS_三頻段具有高隔離度的雙天線I. 9GHz, Phi=O度時方向圖;
圖 12 在 DCS/PCS/UMTS _三頻段具有高隔離度的雙天線2. 0GHz, Phi=O度時方向
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。本實施例提供了一種具有高隔離度的三頻段雙天線，該天線在DCS/PCS/UMTS三頻段內(nèi)隔離度優(yōu)于_20dB。雙天線的設(shè)計采用網(wǎng)絡(luò)對消原理及ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法，其優(yōu)化模型如附圖I所示，包括四端口 S參數(shù)矩陣、功分器和移相器，其中，四端口 S 參數(shù)矩陣根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系，分別連接功分器和移相器。ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法為(I)由初始單天線組成，并在HFSS中仿真得到四端口 S參數(shù)矩陣；(2)將第(I)步得到的四端口 S參數(shù)矩陣導(dǎo)入ADS中，根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系連接功分器和移相器。(3)通過第(I)步和第(2)步的連接設(shè)計，形成兩個雙天線，記為第一單元和第二單元，第一單元和第二單元經(jīng)過移相器，并聯(lián)組成具有高隔離度的三頻段雙天線。具體為以已設(shè)計好的初始單天線為出發(fā)點，初始單天線模型如附圖2所示，初始單天線的S參數(shù)如附圖3所示；將初始單天線組成四端口 S參數(shù)矩陣，該矩陣模型如附圖4所示； 在HFSS中仿真得到四端口 S參數(shù)矩陣如附圖5所示，將HFSS中仿真得到的四端口 S參數(shù)矩陣導(dǎo)入ADS中，根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系連接功分器和移相器，如附圖I中的優(yōu)化模型所示。通過如上所述的連接設(shè)計，形成兩個雙天線，記為第一單元和第二單元，這兩個雙天線由于經(jīng)過了移相器，相位差約為180度，將第一單元和第二單元并聯(lián)組成新的雙天線系統(tǒng)，這樣新的MMO會有較高的隔離度。設(shè)計的功分器為威爾金斯功分器，結(jié)構(gòu)如附圖6所示，其S參數(shù)如附圖7所示，移相器由微帶傳輸線實現(xiàn)。根據(jù)ADS優(yōu)化模型建立HFSS的實物3D模型，如附圖8所示，進(jìn)行仿真并加工進(jìn)行了測試驗證，如附圖9所示，測試與仿真較好的吻合，在DCS，PCS，UMTS整個頻段內(nèi)隔離度優(yōu)于-20dB，驗證了本實施例是一款具有高隔離度的三頻段雙天線，具有高隔離度的三頻段雙天線的方向圖如附圖10-12所示。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有高隔離度的三頻段雙天線，其特征在于，包括四端口 S參數(shù)矩陣、功分器和移相器，其中，四端口 S參數(shù)矩陣根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系，分別連接功分器和移相器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有高隔離度的三頻段雙天線，其特征在于，采用網(wǎng)絡(luò)對消原理及ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法，所述ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法為(1)由初始單天線組成，并在HFSS中仿真得到四端口S參數(shù)矩陣；(2)將第⑴步得到的四端口S參數(shù)矩陣導(dǎo)入ADS中，根據(jù)端口對應(yīng)關(guān)系連接功分器和移相器；(3)通過第(I)步和第(2)步的連接設(shè)計，形成兩個雙天線，記為第一單元和第二單元， 第一單元和第二單元經(jīng)過移相器，并聯(lián)組成具有高隔離度的三頻段雙天線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高隔離度的三頻段雙天線，其特征在于，所述第(3)步中第一單元和第二單元經(jīng)過移相器，相位差為180度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的具有高隔離度的三頻段雙天線，其特征在于，所述功分器為威爾金斯功分器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項所述的具有高隔離度的三頻段雙天線，其特征在于，所述移相器由微帶傳輸線實現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有高隔離度的三頻段雙天線，在DCS/PCS/UMTS三頻段內(nèi)隔離度優(yōu)于-20dB，雙天線的設(shè)計采用網(wǎng)絡(luò)對消原理和ADS和HFSS協(xié)同仿真優(yōu)化的方法，優(yōu)化模型中包括三個組成部分(1)四天線S參數(shù)矩陣，(2)功分器，(3)移相器，根據(jù)優(yōu)化模型制作了雙天線實物進(jìn)行了測試驗證，在DCS/PCS/UMTS三頻段內(nèi)隔離度優(yōu)于-20dB，仿真和測試結(jié)果較好的吻合，驗證了設(shè)計的在DCS/PCS/UMTS三頻段的具有高隔離度的雙天線的有效性。
文檔編號H01Q21/00GK102593587SQ20111044380
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者彭宏利, 章文昕, 陶睿 申請人:上海交通大學(xué)