一種高隔離度mimo三頻天線的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及天線領(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MIMO三頻天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及天線領(lǐng)域，尤其為一種高隔離度MMO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?。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，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A (Worldwide Interoperability for Microwave Access, WIMAX)得到了廣泛的推廣與應(yīng)用。WLAN是基于IEEE802.1l標(biāo)準(zhǔn)，其可用于進行傳輸數(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 Divis1n Long Term Evolut1n,時分長期演進)是基于 OFDMA 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]MIMO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MIMO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。因此，如何提高MMO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]本實用新型目的在于提供一種具有較好的隔離度的MMO三頻天線，具體由以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0008]一種高隔離度MMO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。
[0009]所述的高隔離度MMO三頻天線，其進一步設(shè)計在于，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。
[0010]所述的高隔離度MMO三頻天線，其進一步設(shè)計在于，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。
[0011]所述的高隔離度MIMO三頻天線,其進一步設(shè)計在于,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。
[0012]所述的高隔離度MMO三頻天線，其進一步設(shè)計在于，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，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0.6mm,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。
[0013]本實用新型的有益效果在于:
[0014]本實用新型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MMO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,實現(xiàn)了 MMO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MMO功能。天線的最大增益為2.63dBi，實現(xiàn)了天線的高增益工作特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型上表面示意圖。
[0017]圖3是本實用新型下表面示意圖。
[0018]圖4是本實用新型在以饋源8為端口饋電的情況下回波損耗S (1，I)與回波損耗S (2，2)的參數(shù)示意圖。
[0019]圖5是本實用新型在以饋源8為端口的饋電情況下的隔離度S (1，2)的參數(shù)示意圖。
[0020]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。

【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合說明書附圖以及實施例對本實用新型進行進一步說明。
[0022]結(jié)合圖1、圖2以及圖3,該高隔離度MIMO三頻天線，包括兩個福射單元I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。
[0023]輻射單元I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。
[0024]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。
[0025]本實用新型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0.6mm,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。
[0026]為了對本實用新型的各項性能有進一步認識，通過具體試驗繪制出相應(yīng)的試驗數(shù)據(jù)圖。
[0027]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I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。
[0028]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。
[0029]本實用新型天線以饋源8為端口饋電的情況下的最大增益達到2.63dBi，實現(xiàn)了天線的高增益工作的特性。
[0030]本專利的設(shè)計參數(shù)是在一定的理論分析的基礎(chǔ)上選擇而成，實驗結(jié)果表明天線性能良好。此實施例實驗結(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J^1回波損耗為-15.43dB，jS^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-15.39(^,?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-15.66(^,?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MIMO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MMO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MMO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MMO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MMO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53.0mm,寬度為11.0mm,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0.6mm,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。
【文檔編號】H01Q1/52GK203983482SQ201420230886
【公開日】2014年12月3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, 游小龍, 陳金立, 朱勇安 申請人:南京信息工程大學(xué)