CN102280708A

CN102280708A - 支持mimo技术的无线数据卡天线

Info

Publication number: CN102280708A
Application number: CN2011101380625A
Authority: CN
Inventors: 贺连星; 傅敏礼
Original assignee: SHANGHAI SINOCERAMICS Inc
Current assignee: SHANGHAI SINOCERAMICS Inc
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2011-05-26
Publication date: 2011-12-14

Abstract

本发明公开了一种支持MIMO技术的无线数据卡天线，在双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，在共面波导上金属地板同一平面上有二条平行的共面波导馈线，二条波导馈线末端外侧，分别有辐射贴片与其隙缝耦合，构成二幅天线，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接；共面波导下金属地板与短路针连接的连接线末端环绕有多圈，通过增减环绕连接线的圈数调节器电感量的大小，调节天线的工作频率。本发明的优点是减少了单个天线的几何尺寸，提高了多个天线之间的隔离度；拓展了天线的频率带宽；降低了天线的工作频率；易实现共型或嵌入式设计，制造成本低。

Description

支持MIMO技术的无线数据卡天线

技术领域

本发明涉及一种无线数据卡天线，特别涉及一种支持MIMO技术的无线数据卡天线。

背景技术

未来的无线网络必将是集IP、宽带、移动、多媒体一体化的融合网络。而基于IEEE 802.16系列标准的WiMAX 作为最新的宽带无线接入技术，具有IP化、移动化、宽带化和多业务支持等特点，代表了未来高速移动互联网的发展方向。因此目前全球无线城市的建设基本都采用的是WiFi+WiMax的无线网状网技术，这也是无线网络最基本的技术，在未来一段时间，该技术都不会被新的无线技术取代。WIMAX这一新技术的主要优点体现在如下几个方面：

首先，WiMAX建网速度快，建设及运营成本低。WiMAX低成本、易管理、覆盖范围广、可实现无缝切换和平滑升级的特点，能够让运营商实现快速的网络部署，并降低网络的建设与运营成本；WiMAX可实现多种覆盖模式，既能在人烟稀少的地区实现大范围覆盖，又能在人流集中的地区很好地实现热点区域的覆盖。其次，WiMAX传输速率高。从理论上讲，WiMAX可以提供的最高接入速率可达70Mb/s，便于运营商为用户提供高速的移动互联网业务。另外，WiMAX应用场景丰富。WiMAX能够提供固定、游牧、便携、简单移动和全移动五种应用场景，能够与现有2G/3G移动网络融合，丰富2G/3G网络的业务，从而可使运营商提升整网的业务融合能力，从而提升整体竞争力。作为一种新兴的无线宽带技术，WiMAX将引领我们走向无线宽带新时代。

而MIMO多天线技术的性能是决定WiMAX产品核心竞争力的重要因素之一。优良的多天线技术将大幅提升频谱效率，降低每比特成本，有效提升用户体验，还可以提高覆盖，改善小区边缘用户的吞吐率，减少基站数目，降低建网及维护成本。通过适当的发射信号形式和接收机设计，多天线技术可以在不显著增加无线通信系统成本的同时，提高系统量，从而成为增强WiMAX核心竞争力的利器。从技术上讲，采用多天线技术后，可获得下列增益：

1）功率增益（Power Gain）：采用多天线发射时，由于有n个发射通道，发射的总功率相当于单天线发射的n倍，因此可以获得10log（n）dB的功率增益。虽然在单天线发射时也可以增加发射功率，但对功放的要求将提高，实现难度增大，从而成本也会相应增加；

2）阵列增益（Array Gain）：阵列增益是指在发射总功率相同的前提下，对接收端平均信噪比的改善量。通过对信号的相干合并，各种多天线系统都可以获得阵列增益。也就是说，采用多天线技术后，可提高接收信噪比；

3）空间分集增益（S p a c e Di v e r s i t yGain）：由于无线信道的衰落特性，单天线系统的信号可能存在深衰落。采用多天线技术后，通常各天线间隔足够远，可保证不同天线的信号衰落相对独立。因此，合并后的接收信号的信噪比波动将变得平稳，从而改善了接收信号质量，这就是空间分集增益；

4）干扰抑制增益（C o c h a n n e lInterference Reduction Gain）：在蜂窝移动通信系统中，由于存在频率复用，因此小区间干扰不可忽视。与白噪声不同，干扰信号为有色噪声，可在接收端通过适当的多天线空域加权，合并期望信号的同时，抑制干扰信号，从而获得对接收端平均信干噪比的改善，这就是干扰抑制增益；

5）空间复用增益（Spatial MultiplexingGain）：空间复用增益是指在相同发射功率和相同带宽的前提下，对数据吞吐量/传输速率的改善。空间复用增益可通过在相同的时频资源上传送多个并行的数据流获得，而这些复用的数据流通过不同的天线来区分。

作为增强WiMAX核心竞争力的多天线MIMO技术，在高端笔记本现已获得广泛应用，尤其是在无线数据卡的应用上。当前笔记本电脑用支持MIMO技术的WIMAX无线数据卡天线主要有两个,一个是收发两用天线,另一个为单一接收天线。天线的工作频率带宽均为2.5GHz～2.7GHz。为了保证两天线之间的隔离度，当前采用的布置方法主要有两种,一是数据卡电路部分与天线分开,天线外置通过长的同轴电缆与电路板相连，这种情况下数据卡与笔记本电脑实际上类一体化的设计；而另一种对可分离的数据卡而言两天线的布置往往是一个置顶,一个放在侧面，这极大地制约了无线数据卡的小型化，成为无线数据卡“U”盘化发展的主要瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种几何尺寸小，成本低的支持MIMO技术的无线数据卡天线。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种支持MIMO技术的无线数据卡天线，在双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，在共面波导上金属地板同一平面上有二条平行的共面波导馈线，二条波导馈线末端外侧，分别有辐射贴片与其隙缝耦合，构成二个天线，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接。

所述共面波导下金属地板与短路针连接的连接线末端环绕有多圈，通过增减环绕连接线的圈数调节器电感量的大小，调节天线的工作频率。

所述共面波导上金属地板同一平面上的二条平行的共面波导馈线，分别串接一交指电容与辐射贴片耦合，并且共面波导上金属地板、交指电容和辐射贴片在纵向一个直线上。

本发明的优越功效在于：

1）本发明的天线结构，减少了单个天线的几何尺寸，同时提高了多个天线之间的隔离度；

2）本发明采用交指电容耦合，拓展了天线的频率带宽；

3）本发明的共面波导下金属地板与短路针连接的连接线长度的增加，降低了天线的工作频率；

4）易实现共型或嵌入式设计，制造成本低。

附图说明

图1为本发明天线的结构示意图（实施例1）；

图2为本发明共面波导下金属地板与短路针连接的连接线长度增加的示意图（实施例2）；

图3为图2中连接线的放大图；

图4为本发明增加交指电容与天线耦合的示意图（实施例3）；

图5为实施例1所得天线的工作频率（S₁₁，S₂₂）及两天线之间的隔离度（S₁₂）曲线图；

图中标号说明

101a，101b—共面波导馈线； 102a，102b—上辐射贴片；

106—共面波导上金属地板； 107—共面波导下金属地板；

108—微波介质基板； 105a，105b—短路针；

104a，104b—共面波导下金属地板连接线短路针针孔；

109—耦合缝隙； 110a，110b—共面波导下金属地板连接线；

411a，411b—交指电容。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

实施例1：如图1所示，本发明提供了一种支持MIMO技术的无线数据卡天线，在一个双面覆铜的微波介质基板108的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板106和共面波导下金属地板107，在共面波导上金属地板106同一平面上有二条平行的共面波导馈线101a，101b，二条波导馈线101a，101b末端外侧，分别有辐射贴片102a，102b与其隙缝耦合109，构成二幅天线，二个上辐射贴片102a，102b分别有短路针105a，105b与共面波导下金属地板107的连接线110a，110b连接。

如图2所示的实施例2中，为了进一步获得更低的工作频率，共面波导下金属地板107与短路针105a，105b连接的连接线110a，110b末端环绕有多圈，使连接线长度增加，从而增加电感量以达到降低天线的工作频率，连接线局部放大图如图3所示。

如图4所示的实施例3，所述共面波导上金属地板106同一平面上的二条平行的共面波导馈线，分别串接一交指电容411a，411b与辐射贴片102a，102b耦合，并且共面波导上金属地板106、交指电容411a，411b和辐射贴片102a，102b在纵向一个直线上，与实施例1和实施例2中所采用的缝隙耦合不同，交指电容的耦合方式进一步拓宽了天线的频率带宽。

Claims

1.一种支持MIMO技术的无线数据卡天线，在双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，其特征在于：在共面波导上金属地板同一平面上有二条平行的共面波导馈线，二条波导馈线末端外侧，分别有辐射贴片与其隙缝耦合，构成二个天线，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接。

2.根据权利要求1所述的支持MIMO技术的无线数据卡天线，其特征在于：所述共面波导下金属地板与短路针连接的连接线末端环绕有多圈，通过增减环绕连接线的圈数调节器电感量的大小，调节天线的工作频率。

3.根据权利要求1所述的支持MIMO技术的无线数据卡天线，其特征在于：所述共面波导上金属地板同一平面上的二条平行的共面波导馈线，分别串接一交指电容与辐射贴片耦合，并且共面波导上金属地板、交指电容和辐射贴片在纵向一个直线上。