高隔離度mimo天線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高隔離度MIMO天線，包括介質(zhì)基板、金屬地板、微帶線和兩個金屬片，金屬地板印制在介質(zhì)基板的一側(cè)，微帶線印制在介質(zhì)基板的另一側(cè)，金屬片由輻射面和短路面組成，輻射面與段路面成90度角，短路面與所述金屬地板焊接在一起。金屬片的短路面上設(shè)置槽口，形成缺陷短路面，由于兩個金屬片間距較小，會形成較強(qiáng)的互耦，而缺陷短路面改變金屬地板的電流分布，可以抵消金屬片耦合的電磁波，從而提高M(jìn)IMO天線的隔離度。本發(fā)明的高隔離度MIMO天線具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單易加工、且性能穩(wěn)定，利用批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
高隔離度MI MO天線系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，尤其涉及一種高隔離度Mnro天線。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著移動通信技術(shù)的不斷演進(jìn)和迅速發(fā)展，人們不再僅限于語音和文本方式的溝通交流。大數(shù)據(jù)溝通、移動互聯(lián)等等技術(shù)，已經(jīng)成為未來發(fā)展的必然趨勢。然而，原有的通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，采用單天線收發(fā)不足以支撐新一代通信系統(tǒng)中大容量和高穩(wěn)定性的要求。Mnro在收發(fā)兩端都采用多天線單元，利用無線信道的多徑傳播特點(diǎn)，從而建立空間的并行傳輸通道，實(shí)現(xiàn)在不增加帶寬和發(fā)射功率要求的前提下，極大的提高無線通信的質(zhì)量和數(shù)據(jù)速率。
[0003]移動通信對高速率、大數(shù)據(jù)的不斷追求，促使LTE等移動通信標(biāo)準(zhǔn)的不斷深入與改進(jìn)。MHTO作為LTE中最具有競爭性的技術(shù)手段，一直備受學(xué)術(shù)界關(guān)注。MHTO通過多天線的收發(fā)可以形成較為穩(wěn)健的通信通道，同時大幅增加通道的容量。Mnro可以克服復(fù)雜環(huán)境所造成的多徑衰落現(xiàn)象。為了充分利用MIMO的優(yōu)點(diǎn)，天線之間的隔離度就尤為重要。較低的隔離度意味著天線之間存在著嚴(yán)重的互耦，這會造成接收信號的相關(guān)性并降低通道容量，從而惡化天線的性能。
[0004]MHTO中的天線獨(dú)立性能的好壞，直接影響著整個系統(tǒng)的容量。而在移動通信中，Mnro中的天線主要有三個應(yīng)用場合。一是基站天線，它一般架設(shè)在房頂或高塔上，因此有足夠的空間來實(shí)現(xiàn)天線單元之間的隔離；二是室內(nèi)天線，它一般固定在走廊的天花板上，為避免影響走廊的布局，需要控制安裝天線的數(shù)目，因此需要寬頻帶和緊湊型天線設(shè)計，并滿足高隔離度的需求。三是移動終端天線，它一般位于手持設(shè)備(如手機(jī))或其他車載等設(shè)備上，這種天線對物理空間要求較高，需要低剖面緊湊型設(shè)計，并保證相互之間的影響較小。
[0005]為了提高在緊湊型設(shè)備中的天線隔離度，研究者提出了許多實(shí)用的方法。J.BachAndersen提出了去耦網(wǎng)絡(luò)的方法，他利用輸入端口與天線端口之間的位置，插入一個網(wǎng)絡(luò)，可以將天線單元之間的互耦降低為O。然而，去耦網(wǎng)絡(luò)僅僅適用于導(dǎo)納矩陣中對角線元素均為純虛數(shù)的情況，因此這種方法只對特定的多天線網(wǎng)絡(luò)有作用，且?guī)捿^窄。電磁帶隙(EBG)結(jié)構(gòu)是通過抑制表面波和寬頻帶的阻帶傳輸來降低天線單元之間的耦合。在工作頻段，EBG的反射波相位等于0，從而等效于理想的磁壁。然而，EBG結(jié)構(gòu)的尺寸在低頻段時較大，無法在緊湊的設(shè)備中使用。其他的一些技術(shù)，如中和線，缺陷地板結(jié)構(gòu)，去耦單元，都存在著或尺寸較大，或單元之間的距離較大，或者需要特殊的加工技術(shù)等缺點(diǎn)，從而無法在緊湊的設(shè)備中使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供了一種高隔離度Mnro天線，該MIMO天線結(jié)構(gòu)簡單，饋電簡潔、易于加工實(shí)現(xiàn)和隔離度高等優(yōu)點(diǎn)，適合于移動終端設(shè)備等緊湊型設(shè)備。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種高隔離度Mnro天線，包括介質(zhì)基板、金屬地板、微帶線和兩個金屬片，金屬地板印制在介質(zhì)基板的一側(cè)，微帶線印制在介質(zhì)基板的另一側(cè)，金屬片由輻射面和短路面組成，輻射面與段路面成90度角，短路面與所述金屬地板焊接在一起。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，金屬地板上腐蝕了兩組縫隙。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，微帶線為50歐姆的特性阻抗線。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，金屬片的短路面上設(shè)置槽口，形成缺陷短路面。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，兩個金屬片之間的距離為4_。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，微帶線和縫隙部分重疊。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，縫隙為長方形縫隙或“H”型縫隙。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)化，槽口形狀為方形、圓形、長方形或者多邊形，槽口為長方形時，長方形的尺寸可以通過相關(guān)的仿真軟件進(jìn)行優(yōu)化，改變長方形塊的尺寸，可以調(diào)節(jié)天線工作頻段內(nèi)的隔離度。
[0015]缺陷短路面的工作機(jī)理是:天線單元之間的耦合主要由天線相鄰邊界以及地板上的電流影響所致。當(dāng)改變短路面的形狀時，它可以在工作頻段形成一個諧振，因此出現(xiàn)了另外的耦合。這兩種效果疊加在一起可以相互抵消，從而提高了隔離度。當(dāng)天線從微帶線一饋入電磁波時，電磁波可以通過輻射貼片以及地板等耦合到微帶線二，對于傳統(tǒng)的天線來講，在微帶線二有著較大的功率輸出，因此二者的隔離度較差。而對于缺陷短路面的MIMO天線來講，它改變了地板上的電流分布，從而微帶線二上能量輸出非常之少。利用缺陷短路面技術(shù)，緊湊型高隔離帶的Mnro天線具有最優(yōu)的性能。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:隔離度高，結(jié)構(gòu)簡單，易加工，且性能穩(wěn)定，利于批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的高隔離度MMO天線總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的側(cè)視示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的短路面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的高隔離度MIMO天線的金屬地板層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的Sll參數(shù)圖。
[0022]圖6是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的S21參數(shù)圖。
[0023]圖7是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的xoz面輻射方向圖。
[0024]圖8是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的yoz面輻射方向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026]本實(shí)施例中的高隔離度MMO天線，由介質(zhì)基板1、金屬地板2、微帶線一 31、微帶線二 32、金屬片一 41和金屬片二 42構(gòu)成，金屬地板2印制在介質(zhì)基板I的一側(cè)，微帶線一 31和微帶線二 32印制在介質(zhì)基板I的另外一側(cè)。金屬片一 41和金屬片二 42相同，均折疊90度，分別為輻射面43和短路面44，其中短路面44開路一端與金屬地板2焊接在一起。所述的金屬地板上2腐蝕了縫隙一 21和縫隙二 22。
[0027]微帶線一 31和微帶線二 32分別與兩組縫隙21和22有部分重疊，從而可以將微帶線上的電磁能量耦合到金屬片上的輻射面43上。
[0028]本實(shí)施例的短路面44上開槽口，從而可以提高M(jìn)HTO天線的隔離度。槽口 45的形狀為長方形。
[0029]本實(shí)施例的金屬片一 41和金屬片二 42的形狀為長方形。微帶線一 31和微帶線二32均選用特性阻抗為50 Ω的微帶線，天線從微帶線一 31和微帶線二 32饋入電磁波信號，通過金屬地板2上的縫隙一 21和縫隙二 22分別親合到金屬片一 41和金屬片二 42。由于金屬片一 41和金屬片二 42距離為4mm，二者會產(chǎn)生非常強(qiáng)的耦合。而因為在短路面44上設(shè)置了槽口 45，它將改變金屬地板2上的電流分布，從而抵消金屬片上耦合到的電磁波信號，產(chǎn)生較高的隔離度。
[0030]介質(zhì)基板I選用FR4的材質(zhì)，其尺寸為60.5mm*43.5mm?；宓暮穸葹?.8mm。
[0031]圖5是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的Sll參數(shù)圖。其橫坐標(biāo)為頻率(GHz)，縱坐標(biāo)為分貝值(dB)。天線可以工作在Sll < -1OdB的頻帶內(nèi)。
[0032]圖6是本發(fā)明的高隔離度MMO天線的S21參數(shù)圖。天線在其工作頻段具有超過20dB的隔離度，最好可以達(dá)到40dB以上。
[0033]圖7是本發(fā)明具體實(shí)施例在2.45GHz的xoz面輻射方向圖。在方向圖x軸方向會形成一個零陷，從而提高M(jìn)IMO天線的隔離度。
[0034]圖8是本發(fā)明具體實(shí)施例在2.45GHz的yoz面輻射方向圖。天線具有單軸輻射的特性，可以應(yīng)用到無線通信系統(tǒng)中。
[0035]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種高隔離度Mnro天線，包括介質(zhì)基板、金屬地板、微帶線和兩個金屬片，其特征在于，所述的金屬地板印制在介質(zhì)基板的一側(cè)，所述的微帶線印制在介質(zhì)基板的另一側(cè)，所述的金屬片由輻射面和短路面組成，所述輻射面與段路面成90度角，所述短路面與所述金屬地板焊接在一起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔離度MMO天線，其特征在于，所述的金屬地板上腐蝕了兩組縫隙。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔離度MIMO天線，其特征在于，所述的微帶線為50歐姆的特性阻抗線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔離度Mnro天線，其特征在于，所述的金屬片的短路面上設(shè)置槽口，形成缺陷短路面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔離度Mnro天線，其特征在于，所述兩個金屬片之間的距離為4mm。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高隔離度MIMO天線，其特征在于，所述的微帶線和縫隙部分重疊。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高隔離度MIMO天線，其特征在于，所述的縫隙為長方形縫隙或“H”型縫隙。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高隔離度MIMO天線，其特征在于，所述槽口形狀為方形、圓形、長方形或者多邊形。
【文檔編號】H01Q1/52GK105896033SQ201410639506
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年10月31日
【發(fā)明人】代喜望, 趙勛旺, 張玉, 蘇濤, 李龍, 梁昌洪
【申請人】西安電子科技大學(xué)