CN105470636B - 应用于wlan双频高隔离度mimo定向天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，属于天线技术领域，包括接地板(1)和天线单元(2)，包括接地板(1)和天线单元(2)，所述天线单元(2)设有接地引脚(21)、馈电引脚(22)、第一辐射片(23)、第二辐射片(24)和第三辐射片(25)，所述第一辐射片(23)和第二辐射片(24)均通过弯折部(26)与所述第三辐射片(25)连接，形成错层结构，所述接地板(1)通过短路探针(5)与反射板(8)连接。本发明的天线单元采用错层结构，有益于实现阻抗匹配和宽频带，天线单元和接地板之间形成空气层，避免电磁波通过介质产生损耗，且整个天线设计简单，体积小，在吸顶安装时实现高隔离度。

Description

应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其是应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线。
背景技术
无线局域网(WLAN)天线是无线局域网通信系统的关键部件之一，它的性能对无线通信的质量和距离影响很大。近年来，无线局域网技术虽然发展迅速，但其性能和速度与人们的期望需求还有一定差距，如何进一步提升无线局域网的性能和容量日益显得重要。新一代的无线局域网标准采用MIMO技术作为其核心技术，以此进一步提升WLAN的吞吐量、传输距离和可靠性。
虽然MIMO技术已在WLAN系统中得到了应用，但迄今为止，WLAN网络仍未实现大规模覆盖的一个重要因素就是天线问题。由于受到接收机或发射机尺寸及结构的限制，往往需要在有限的空间内尽可能多的布置天线单元，且天线单元的设计、天线单元的数目、阵列的结构、阵列的放置方式等因素均会直接影响到信道的空间相关性。
发明内容
本发明提出了应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，满足WLAN天线的双频带、效率高、体积小的要求。
本发明的技术方案是这样实现的：
应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，包括接地板和天线单元，所述天线单元设有接地引脚、馈电引脚、第一辐射片、第二辐射片和第三辐射片，其中：
所述第一辐射片、第二辐射片位于同一平面，所述第一辐射片和第二辐射片均通过弯折部与所述第三辐射片连接，形成错层结构；
所述第一辐射片和第二辐射片与所述接地板之间形成第一空气层，所述第三辐射片与所述接地板之间形成第二空气层，所述第二空气层的高度大于所述第一空气层的高度；
所述第一辐射片和第二辐射片之间设有开槽；
所述接地引脚与所述接地板垂直，上端与所述第一辐射片连接，下端与所述接地板连接，形成接地点；
所述馈电引脚与所述接地板垂直，上端与所述第三辐射片连接，下端与所述接地板连接，形成馈电点，所述馈电点处连接有短路探针。
作为优选，所述短路探针为铜线，直径为0.5～1mm，长度为10～20mm。
作为优选，所述第二辐射片的宽度大于所述第一辐射片，且所述第二辐射片进行切角处理，切除第二辐射片外侧的一个角。
作为优选，所述第一辐射片和第二辐射片的尺寸用于控制第一频率范围，所述第三辐射片的尺寸用于控制第二频率范围，所述第二辐射片切角的尺寸用于调整天线单元的输入阻抗。
作为优选，所述第一频率范围为2.4～2.5GHz，所述第二频率范围为5.15～5.85GHz。
作为优选，所述开槽的宽度为1mm～2mm。
作为优选，还包括天线底座，所述天线底座正面的两端均设有斜台，所述接地板(1)固定在所述斜台上。
作为优选，两个所述斜台的倾斜角度为25°～45°，对称设置在所述天线底座的两端，两个所述接地板呈部分相对设置。
作为优选，所述天线底座的背面设有反射板和接线柱，所述反射板通过短路探针与所述接地板连接。
作为优选，所述反射板与所述天线底座为尺寸相同的长方形结构。
本发明通过提供应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其有益效果在于：
(1)天线单元的第一辐射片和第二辐射片之间设有一定宽度的开槽，且第二辐射片进行切角处理，可有效调节输入阻抗；
(2)第一辐射片、第二辐射片和第三辐射片之间采用错层结构，第一辐射片和第二辐射片满足2.4-2.5GHz的频率范围，第三辐射片满足5.15-5.85GHz的频率范围，使天线具备双频特性，且第一辐射片、第二辐射片和第三辐射片之间采用错层结构，可有效降低谐振频率，减小天线尺寸；
(3)天线单元设置在倾斜的斜台上，且天线单元通过短路探针与反射板短接，可有效提天线端口的隔离度，减少天线方向图后瓣，不管天线应用在木质材料还是金属材料环境中，均适合吸顶安装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明WLAN双频高隔离度MIMO定向天线的主视图；
图2为本发明WLAN双频高隔离度MIMO定向天线的俯视图；
图3为本发明WLAN双频高隔离度MIMO定向天线的仰视图；
图4为图1中天线单元2的结构示意图；
图5为天线单元反射系数(S11)随频率变化曲线图；
图6为两天线单元端口间隔离度(S12)随频率变化曲线图。
图中：1-接地板；2-天线单元；21-接地引脚；22-馈电引脚；23-第一辐射片；24-第二辐射片；25-第三辐射片；26-弯折部；27-开槽；3-第一空气层；4-第二空气层；5-短路探针；6-天线底座；7-斜台；8-反射板；9-接线柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3和图4所示的WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，包括PCB接地板1和天线单元2，天线单元设有接地引脚、馈电引脚、第一辐射片、第二辐射片和第三辐射片，其中，第一辐射片、第二辐射片位于同一平面，第一辐射片和第二辐射片均通过弯折部与第三辐射片连接，形成错层结构，错层结构有益于实现阻抗匹配和宽频带。第一辐射片和第二辐射片与所述接地板之间形成第一空气层，第三辐射片与所述接地板之间形成第二空气层，第二空气层的高度大于第一空气层的高度，避免电磁波通过介质产生损耗。第一辐射片和第二辐射片之间设有开槽，接地引脚与接地板垂直，上端与第一辐射片连接，下端与接地板连接，形成接地点，馈电引脚与接地板垂直，上端与第三辐射片连接，下端与接地板连接，形成馈电点，馈电点处连接有短路探针，第二辐射片的宽度大于第一辐射片，且第二辐射片进行切角处理，切除第二辐射片外侧的一个角。
本发明实施例提供的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，包括两个天线单元，两个天线单元垂直设置在天线底座两端的斜台上，天线底座的背面设有反射板和接线柱，反射板通过短路探针与接地板连接。
以两个天线垂直设置在斜台上为例进行分析，利用安捷伦矢量网络分析仪E5071C测试回波损耗和隔离度，待测天线平稳地摆放在非导电且介电常数很小的材料上或者悬空测试。
两个天线单元完全相同，给出其中一个天线单元的反射系数曲线图，图5为本发明的MIMO天线其中一个天线单元的反射系数波形图，在反射系数为-10dB时，天线带宽为2395MHz～2507MHz和5142MHz～5862MHz，反射系数满足指标，天线可覆盖现有网络的频带。
本发明的MIMO天线的两个天线单元的隔离度波形图如图6所示，通常以隔离度≤-25dB作为指标，相当于0.30％的功率耦合到相关天线端口，而本发明的实施例，2.4G～2.5G频段天线两端口间的隔离度均能稳定保持在-40dB以下，5.15-5.85GHz频段天线两端口间的隔离度均能稳定保持在-30dB以下，相关端口的功率耦合可以忽略不计。
本发明实施例提供的天线，应用在2.4-2.5GHz和5.15-5.85GHz的频率范围，使天线具备双频特性，且在两个频带均实现较好的隔离度指标，有效提供MIMO天线的系统容量，减小天线尺寸。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，包括接地板(1)和天线单元(2)，所述天线单元(2)设有接地引脚(21)、馈电引脚(22)、第一辐射片(23)、第二辐射片(24)和第三辐射片(25)，其中：
所述第一辐射片(23)、第二辐射片(24)位于同一平面，所述第一辐射片(23)和第二辐射片(24)均通过弯折部(26)与所述第三辐射片(25)连接，形成错层结构；
所述第一辐射片(23)和第二辐射片(24)与所述接地板(1)之间形成第一空气层(3)，所述第三辐射片(25)与所述接地板(1)之间形成第二空气层(4)，所述第二空气层(4)的高度大于所述第一空气层(3)的高度；
所述第一辐射片(23)和第二辐射片(24)之间设有开槽(27)；
所述接地引脚(21)与所述接地板(1)垂直，上端与所述第一辐射片(23)连接，下端与所述接地板(1)连接，形成接地点；
所述馈电引脚(22)与所述接地板(1)垂直，上端与所述第三辐射片(25)连接，下端与所述接地板(1)连接，形成馈电点，所述馈电点处连接有短路探针(5)；
还包括天线底座(6)，所述天线底座(6)正面的两端均设有斜台(7)，两个所述斜台(7)的倾斜角度为25°～45°，对称设置在所述天线底座(6)的两端，两个所述接地板(1)呈部分相对设置，所述接地板(1)固定在所述斜台(7)上，两个所述斜台(7)的倾斜面背对设置。
2.根据权利要求1所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述短路探针(5)为铜线，直径为0.5～1mm，长度为10～20mm。
3.根据权利要求1所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述第二辐射片(24)的宽度大于所述第一辐射片(23)，且所述第二辐射片(24)进行切角处理，切除第二辐射片(24)外侧的一个角。
4.根据权利要求3所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述第一辐射片(23)和第二辐射片(24)的尺寸用于控制第一频率范围，所述第三辐射片(25)的尺寸用于控制第二频率范围，所述第二辐射片(24)切角的尺寸用于调整天线单元(2)的输入阻抗。
5.根据权利要求4所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述第一频率范围为2.4～2.5GHz，所述第二频率范围为5.15～5.85GHz。
6.根据权利要求1所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述开槽(27)的宽度为1mm～2mm。
7.根据权利要求1所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述天线底座(6)的背面设有反射板(8)和接线柱(9)，所述反射板(8)通过短路探针(5)与所述接地板(1)连接。
8.根据权利要求7所述的应用于WLAN双频高隔离度MIMO定向天线，其特征在于，所述反射板(8)与所述天线底座(6)为尺寸相同的长方形结构。
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