一種高隔離度mimo三頻天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，尤其為一種高隔離度MIMO三頻天線。采用兩個在空間上對稱放置、加載短路接線的輻射單元天線技術(shù)，提出了一種可用于TD-LTE系統(tǒng)E頻段、WLAN系統(tǒng)5.2GHz頻段和WIMAX系統(tǒng)3.5GHz頻段的高隔離度MIMO倒F天線，該天線中心工作頻率分別為2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz,天線在上述各中心工作頻率處的隔離度分別為-16.05dB、-8.25dB和-19.41dB，實(shí)現(xiàn)了MIMO系統(tǒng)中倒F天線單元之間的高隔離度工作，同時，天線在上述頻段既能夠向不同的空間方位發(fā)射信號，也能夠接收來自不同空間方位的信號，具有較好的MIMO功能。
【專利說明】-種高隔離度ΜΙΜΟ三頻天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，尤其為一種高隔離度ΜΜ0三頻天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線電技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信裝置已被大量地使用在人們?nèi)粘Ｉ钪小?在無線通信設(shè)備內(nèi)置天線的各類天線形式中，倒F天線因具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、易于匹配 和天線制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用WLAN、WIMAX以及TD-LTE系統(tǒng)等無線通信領(lǐng)域。
[0003] 近年來，無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Networks, WLAN)和全球微波互聯(lián)接 入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WIMAX)得到了廣泛的推廣與應(yīng) 用。WLAN是基于IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)，其可用于進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)、音頻和視頻信號等。WIMAX是 基于IEEE802. 16標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)最大傳輸距離為50公里的面向互聯(lián)網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。目 前，WLAN 主要工作頻段為 2. 45GHz 頻段（2. 4-2. 484GHz)、5. 2GHz 頻段（5. 15-5. 35GHz)以及 5. 8GHz 頻段（5. 725-5. 825GHz)，WIMAX 主要工作在 2. 5GHz 頻段（2. 5-2. 69GHZ)、3. 5GHz 頻 段（3· 4-3. 69GHZ)以及 5. 5GHz 頻段（5· 25-5. 85GHZ)。
[0004] TD-LTE (Time Division Long Term Evolution，時分長期演進(jìn)）是基于 0FDMA 技 術(shù)、由3GPP組織制定的全球通用標(biāo)準(zhǔn)。TD-LTE技術(shù)以TD-SCDMA技術(shù)為基礎(chǔ)，可提供無線多 媒體通信服務(wù)，其已成為第四代移動通信技術(shù)之一，TD-LTE的E頻段為2. 32-2. 37GHz。
[0005] ΜΙΜΟ表不多輸入多輸出技術(shù)，其在系統(tǒng)的信號發(fā)射端和接收端按一定的規(guī)則排列 多個天線單元，以實(shí)現(xiàn)能夠同時發(fā)送和接收多個空間方位的信號，提高通信系統(tǒng)的容量、頻 譜利用率以及信道的可靠性，從而在一定程度上緩解現(xiàn)今頻譜資源不足的問題。
[0006] 對于現(xiàn)階段無線通信設(shè)備趨近于小型化、多功能的趨勢，對適用于無線通信設(shè)備 的終端天線也提出了小型化、多頻段、高隔離度以及能夠發(fā)射和接收來自空間不同方位信 號等要求，但是目前普通倒F天線工作頻率單一，安置于ΜΙΜ0系統(tǒng)中的倒F天線單元之間 隔離度較低且相互干擾嚴(yán)重等缺點(diǎn)。因此，如何提高ΜΜ0系統(tǒng)中倒F天線單元之間的隔離 度、增加倒F天線的工作頻段使其適用于更多的小型化、多功能的通信設(shè)備，從而進(jìn)一步推 廣倒F天線的應(yīng)用就成為了現(xiàn)階段需要解決的關(guān)鍵問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明目的在于提供一種具有較好的隔離度的ΜΜ0三頻天線，具體由以下技術(shù) 方案實(shí)現(xiàn)： 一種高隔離度Μ頂0三頻天線，包括兩個輻射單元和介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板的兩側(cè)面 分別具有接地面和非接地面，且一側(cè)面的接地面與另一側(cè)面的非接地面相對應(yīng)，所述兩個 輻射單元分別貼合于介質(zhì)基板一側(cè)的非接地面內(nèi)且與接地面短路連接。
[0008] 所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述輻射單元為具有第一輻 射體、第二輻射體以及第三輻射體的倒F天線，所述第一輻射體與第三輻射體互相平行且 兩者一端分別與第二輻射體的一端和中部垂直連接形成F狀，第一輻射體與第二輻射體分 別通過第一短路接線、第二短路接線與接地面連接，第三輻射體的另一端為倒F天線的饋 源。
[0009] 所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述介質(zhì)基板呈矩形，為FR4 材料制成，所述非接地面呈寬度小于介質(zhì)基板寬度、長度為介質(zhì)基板長度一半的矩形，非接 地面以外的部分貼合有銅面形成接地面。
[0010] 所述的高隔離度ΜΙΜΟ三頻天線，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述介質(zhì)基板與倒F天線的 饋源相同的側(cè)邊沿介質(zhì)基板的寬度方向的中線上一次設(shè)置有兩個開孔。
[0011] 所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述介質(zhì)基板的厚度為 1. 5mm，長度為53. 0mm，寬度為11. 0mm，所述兩個開孔均呈正方形，其深度與介質(zhì)基板相同 為0. 2mm，其邊長均為1. 5mm ;接地面的銅面厚度為0. 036mm，倒F天線與第一短路接線4的 寬度均為〇. 6mm，厚度均為0. 036mm，第二短路接線5的寬度為0. 9mm，厚度為0. 036mm ;倒F 天線、第一短路接線、第二短路接線均為銅材料制成。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于： 本發(fā)明采用兩個在空間上對稱放置、加載短路接線的輻射單元天線技術(shù)，提出了一種 可用于TD-LTE系統(tǒng)E頻段、WLAN系統(tǒng)5. 2GHz頻段和WIMAX系統(tǒng)3. 5GHz頻段的高隔離度 ΜΜ0倒F天線，該天線工作頻段為2. 32-2. 38GHz、3. 43-3. 55GHz以及5. 13-5. 25GHz，中心 工作頻率分別為2. 35GHz、3. 5GHz以及5. 2GHz，天線在上述各中心工作頻率處的隔離度分 別為-16. 05dB、-8. 25dB和-19. 41dB，實(shí)現(xiàn)了 ΜΜ0系統(tǒng)中倒F天線單元之間的高隔離度工 作，同時，天線在2. 35GHz、3. 5GHz以及5. 2GHz頻段既能夠向不同的空間方位發(fā)射信號，也 能夠接收來自不同空間方位的信號，具有較好的ΜΜ0功能。天線的最大增益為2. 63dBi，實(shí) 現(xiàn)了天線的高增益工作特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明上表面示意圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明下表面示意圖。
[0016] 圖4是本發(fā)明在以饋源8為端口饋電的情況下回波損耗S(l，l)與回波損耗S (2, 2)的參數(shù)示意圖。
[0017] 圖5是本發(fā)明在以饋源8為端口的饋電情況下的隔離度S(l，2)的參數(shù)示意圖。
[0019] 其中，1-輻射單元，2-介質(zhì)基板，3-接地面，4-第一短路接線，5-第二短路接 線，6-第一開孔，7-第二開孔，8-饋源。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下結(jié)合說明書附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0021] 結(jié)合圖1、圖2以及圖3,該高隔離度ΜΙΜΟ三頻天線，包括兩個福射單元1和介質(zhì) 基板2,介質(zhì)基板2的兩側(cè)面分別具有接地面21和非接地面22,且一側(cè)面的接地面與另一 側(cè)面的非接地面相對應(yīng)，兩個輻射單元分別貼合于介質(zhì)基板一側(cè)的非接地面內(nèi)且與接地面 短路連接，從而兩個輻射單元互相錯開設(shè)置在介質(zhì)基板的兩個側(cè)面上。
[0022] 輻射單元1為倒F天線，將其劃分為具有呈直線型的第一輻射體11、第二輻射體 12以及第三輻射體13,第一輻射體11與第三輻射體13互相平行且兩者一端分別與第二輻 射體的一端和中部垂直連接形成F狀，第一輻射體11與第二輻射體12分別通過第一短路 接線4、第二短路接線5與接地面21連接，第三輻射體13的另一端為倒F天線的饋源8。
[0023] 介質(zhì)基板2呈矩形，為FR4材料制成，非接地面22呈寬度小于介質(zhì)基板寬度、長度 為介質(zhì)基板長度一半的矩形，非接地面22以外的部分貼合有銅面形成接地面21。介質(zhì)基板 2與倒F天線的饋源8相同的側(cè)邊沿介質(zhì)基板的寬度方向的中線上一次設(shè)置有兩個開孔，分 別為第一開孔6、第二開孔7。
[0024] 本發(fā)明各部分的具體尺寸以及材質(zhì)如下，介質(zhì)基板的厚度為1. 5mm，長度為 53. 0mm，寬度為11. 0mm，兩個開孔均呈正方形，兩者的邊長為0· 2mm，其深度與介質(zhì)基板厚 度相同為1. 5mm ;接地面的銅面厚度為0· 036mm，倒F天線與第一短路接線4的寬度均為 0. 6_，厚度均為0. 036_，第二短路接線5的寬度為0. 9_，厚度為0. 036mm ;倒F天線、第 一短路接線、第二短路接線均為銅材料制成。
[0025] 為了對本發(fā)明的各項(xiàng)性能有進(jìn)一步認(rèn)識，通過具體試驗(yàn)繪制出相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 圖。
[0026] 參照圖4,給出了天線以饋源8為端口的饋電情況下的回波損耗參數(shù)的仿真 曲線圖，從圖中可以看到輻射單元1工作頻段分別2. 32-2. 38GHz、3. 43-3. 55GHz以及 5. 13-5. 25GHz，中心工作頻率分別為 2. 35GHz、3. 5GHz 以及 5. 2GHz。
[0027] 參照圖5,給出天線以饋源8為端口的饋電情況下的隔離度參數(shù)的仿真曲線圖， 從圖中可以看到天線在2. 35GHz、3. 5GHz以及5. 2GHz為中心工作頻率處的隔離度分別 為-16. 05dB、-8. 25dB和-19. 41dB，實(shí)現(xiàn)了天線高隔離度的工作天線，天線整體性能滿足 TD-LTE、WIMAX和WLAN系統(tǒng)的指標(biāo)需求。
[0028] 本發(fā)明的天線以饋源8為端口饋電的情況下的的最大增益可達(dá)到2. 63dBi，實(shí)現(xiàn) 了天線的高增益工作的特性。
[0029] 本專利的設(shè)計(jì)參數(shù)是在一定的理論分析的基礎(chǔ)上選擇而成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明天線性 能良好。此實(shí)施例實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，天線在中心工作頻率為2. 35GHz處工作頻段為2. 32GHz 至2. 38GHz，帶寬為60MHz，完全覆蓋TD-LTE系統(tǒng)E頻段要求的2. 32-2. 37GHz頻段的要求， 天線的回波損耗為-15. 43dB，j^j回波損耗為-20. 12dB ;在中心工作頻率為3. 5GHz處 工作頻段為3. 43GHz至3. 55GHz,帶寬為120MHz,天線的回波損耗為-15. 39dB,\回波 損耗為-15. 53dB ;在中心工作頻率為5. 2GHz處工作頻段為5. 13GHz至5. 25GHz，帶寬為 120MHz，天線的回波損耗為-15. 66dB，jS^j回波損耗為-17. 16dB，天線在2. 35GHz頻段、 3. 5GHz頻段和5. 2GHz頻段均既能夠同時接收來自多個方向的信號，也能夠同時向多個方 向發(fā)射信號，可廣泛應(yīng)用與多個無線通信終端。
【權(quán)利要求】
1. 一種高隔離度ΜΙΜΟ三頻天線，其特征在于包括兩個輻射單元和介質(zhì)基板，所述介質(zhì) 基板的兩側(cè)面分別具有接地面和非接地面，且一側(cè)面的接地面與另一側(cè)面的非接地面相對 應(yīng)，所述兩個輻射單元分別貼合于介質(zhì)基板一側(cè)的非接地面內(nèi)且與接地面短路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其特征在于，所述輻射單元為具有 第一輻射體、第二輻射體以及第三輻射體的倒F天線，所述第一輻射體與第三輻射體互相 平行且兩者一端分別與第二輻射體的一端和中部垂直連接形成F狀，第一輻射體與第二輻 射體分別通過第一短路接線、第二短路接線與接地面連接，第三輻射體的另一端為倒F天 線的饋源。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板呈矩形， 為FR4材料制成，所述非接地面呈寬度小于介質(zhì)基板寬度、長度為介質(zhì)基板長度一半的矩 形，非接地面以外的部分貼合有銅面形成接地面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板與倒F 天線的饋源相同的側(cè)邊沿介質(zhì)基板的寬度方向的中線上一次設(shè)置有兩個開孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高隔離度ΜΜ0三頻天線，其特征在于，所述介質(zhì)基板的厚度 為1. 5mm，長度為53. Omm，寬度為11. Omm，所述兩個開孔均呈正方形，兩者邊長均為0. 2mm, 其深度與介質(zhì)基板相同為1. 5mm ;接地面的銅面厚度為0. 036mm,倒F天線與第一短路接線 4的寬度均為0. 6_，厚度均為0. 036_，第二短路接線5的寬度為0. 9_，厚度為0. 036mm ; 倒F天線、第一短路接線、第二短路接線均為銅材料制成。
【文檔編號】H01Q1/38GK104269613SQ201410190085
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】李家強(qiáng), 游小龍, 陳金立, 朱勇安 申請人:南京信息工程大學(xué)