本發(fā)明涉及微波毫米波無源器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，人們對設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速率要求越來越高，同時，為了適應(yīng)微波毫米波電路的商業(yè)化要求，通信設(shè)備還必須具有小型化、輕量化、低成本的特點。而多頻帶小型化mimo(multiple-inputmultiple-out-put，多通道通信技術(shù))天線正是在這種形勢下產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)緊湊、成本低的天線。mimo天線可以通過使用多天線技術(shù)增加信道容量，從而有效地增加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
然而，對通信設(shè)備小型化的要求，給天線設(shè)計留出的空間非常有限。將多個天線近距離地放置在一起可以有效地減小整個天線系統(tǒng)的尺寸，但是，有限空間內(nèi)天線之間的互耦很強，各天線之間具有很高的相關(guān)系數(shù)，從而使mimo天線的分集性能急劇惡化。現(xiàn)有的小型化多天線設(shè)計中去耦合技術(shù)有很多種，比如利用缺陷地結(jié)構(gòu)、引入電磁帶隙結(jié)構(gòu)、去耦合匹配網(wǎng)絡(luò)、利用蘑菇云結(jié)構(gòu)等，但是這些技術(shù)都有一定的缺陷，比如缺陷地會破壞地板結(jié)構(gòu)，限制了天線的適用范圍，后面三種方法都會使天線的占用空間增大，不適用于小型化設(shè)計。此外，這些技術(shù)多是針對兩個天線去耦合設(shè)計，對于多個天線或者多個頻段的去耦合問題，實際實施起來變得更加復雜。因此，高隔離度的小型化mimo天線設(shè)計中還有很多亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明旨在提供一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線，以克服現(xiàn)有mimo天線設(shè)計隔離度低，重量重、體積大、加工成本高、不易集成的缺點。
為此，本發(fā)明提供一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線，包括介質(zhì)基板、印刷在介質(zhì)基板背面的地板、印刷在介質(zhì)基板正面的mimo天線及隔離條；所述mimo天線由四個相同的天線單元90度中心旋轉(zhuǎn)排布而成；所述隔離條垂直立于介質(zhì)基板的上方，且所述隔離條的中心與mimo天線的中心重合。
進一步地，每一所述天線單元結(jié)構(gòu)均由饋電微帶線、對稱匹配槽、輻射金屬貼片、加載l型縫隙及貼片短路金屬柱組成；饋電微帶線從側(cè)面插設(shè)于輻射金屬貼片中形成對稱匹配槽；貼片短路金屬柱位于對稱匹配槽的兩側(cè)；加載l型縫隙位于輻射金屬貼片上，一邊靠近貼片短路金屬柱，與饋電微帶線平行，另一邊遠離貼片短路金屬柱，與饋電微帶線垂直。
進一步地，所述隔離條由十字形金屬條、印刷在介質(zhì)基板表面的十字形金屬微帶線及短路金屬化通孔組成；十字形金屬條通過十字形金屬微帶線以及短路金屬化通孔與地板相連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
1、結(jié)構(gòu)緊湊，其mimo天線由四個相同的天線單元90度中心旋轉(zhuǎn)排布而成，采用加載貼片短路金屬柱的方法，使天線相對于傳統(tǒng)的二分之一波長貼片天線面積減小一半；
2、使用微帶印刷技術(shù)，天線集成程度更高，重量更輕，成本更低，加工周期更短；
3、通過使用垂直的隔離條，降低了天線端口之間的相關(guān)系數(shù)，和其他去耦合技術(shù)比起來，在保證高的隔離效果的基礎(chǔ)上，結(jié)構(gòu)更緊湊；
4、采用加載l型縫隙方法，使原本小型化天線額外增加了一個工作頻段，從而具有雙頻段特性，并且在兩個頻段內(nèi)都可以同時保證好的工作性能，通過調(diào)整匹配槽的長度，可以使兩個頻段同時達到較好的匹配狀態(tài)。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發(fā)明所述一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線的結(jié)構(gòu)示意圖，其中：
介質(zhì)基板1、地板2、mimo天線3、隔離條4；
饋電微帶線31、對稱匹配槽32、輻射金屬貼片33、加載l型縫隙34、貼片短路金屬柱35；
十字形金屬條41、十字形金屬微帶線42、短路金屬化通孔43。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。
參見圖1，本實施例提供一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線，包括介質(zhì)基板1、印刷在介質(zhì)基板1背面的地板2、印刷在介質(zhì)基板1正面的mimo天線3及隔離條4；所述mimo天線3由四個相同的天線單元90度旋轉(zhuǎn)排布而成；所述隔離條4垂直立于介質(zhì)基板1的上方，其中心與mimo天線3的中心重合。
每一所述天線單元結(jié)構(gòu)均由饋電微帶線31、對稱匹配槽32、輻射金屬貼片33、加載l型縫隙34及貼片短路金屬柱35組成，加載l型縫隙34靠近mimo天線3的最外邊緣和十字形金屬條43，l型縫隙34的長度可以根據(jù)所需頻率進行改變。
饋電微帶線31從側(cè)面插設(shè)于輻射金屬貼片33中形成對稱匹配槽32；貼片短路金屬柱35位于對稱匹配槽32的兩側(cè)；加載l型縫隙34位于輻射金屬貼片33上，一邊靠近貼片短路金屬柱35，與饋電微帶線31平行，另一邊遠離貼片短路金屬柱35，與饋電微帶線31垂直。
隔離條4由十字形金屬條41、印刷在介質(zhì)基板1表面的十字形金屬微帶線42及短路金屬化通孔43組成；十字形金屬條41通過十字形金屬微帶線42以及短路金屬化通孔43與地板2相連接。
其工作原理為：mimo天線3由四個相同的天線單元90度旋轉(zhuǎn)排布而成，實現(xiàn)了0度、90度、180度和270度四個方向的線極化；通過加載貼片短路金屬柱35，使天線尺寸相比于傳統(tǒng)半波長貼片天線減小了一半，從而達到小型化的目的；通過在天線單元上加載l型縫隙34使天線具有雙頻帶特性，兩個頻帶的阻抗匹配通過調(diào)整對稱匹配槽32的長度可以同時達到匹配；隔離條4中，十字形金屬條41通過十字形金屬微帶線42以及短路金屬化通孔43與地板2相連接，通過隔離條4的反射作用有效地降低了兩個頻帶內(nèi)的端口隔離度，同時，使方向圖最大輻射方向與基板平面的法向方向具有30度的偏離。
為進一步說明上述技術(shù)方案的可實施性，下面給出一個具體設(shè)計實例，一種極化和方向圖各異的四單元mimo天線，整個mimo天線系統(tǒng)的尺寸為：36mm×36mm×4mm，印刷天線的介質(zhì)基板采用厚度為1.96mm的f4b，相對介電常數(shù)為2.55，損耗角正切為0.002。單個天線單元的輻射片尺寸為12mm×12mm，饋線總長度為9.7mm，l型加載縫隙總長度為18.5mm，貼片邊緣距離為2mm，隔離條中，由印刷在基板兩面的金屬帶代替十字形金屬條，十字形基板采用厚度為0.8mm的f4b，隔離條高度為2mm，長26mm。測試結(jié)果表明，天線的兩個工作頻帶為：3.471ghz-3.529ghz和5.678ghz-5.721ghz，峰值增益范圍為2.65dbi-2.85dbi，低頻帶內(nèi)峰值效率為63％，高頻帶內(nèi)峰值效率為65％；低頻帶內(nèi)隔離度大于18.4db，高頻帶內(nèi)隔離度大于22.7db。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。