CN105762513B - 一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频mimo天线 - Google Patents

一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频mimo天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，属于天线技术领域，在第一介质板(1)覆有两片金属接地板(11)，两片金属接地板(11)呈垂直布置，两片金属接地板(11)之间通过电感(12)连接，在第二介质板(2)和第三介质板(3)的两面均覆有金属层，其中一面金属层为对称设置的偶极子天线单元，另一面金属层为矩形金属带(25)。本发明提供的天线，可完全覆盖无线局域网2.4～2.485GHz和5.15～5.85GHz工作频段，体积小，隔离度高，定向辐射性能好，受背景安装环境的影响较小，适合于吸顶安装。

Description

一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其是一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO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
本发明提出了一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，可完全覆盖无线局域网2.405～2.485GHz和5.15～5.85GHz工作频段，且天线振子间隔离度高，天线尺寸小。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，包括第一介质板、第二介质板和第三介质板，其中，
所述第一介质板覆有两片矩形金属接地板，两片所述金属接地板呈垂直布置，所述金属接地板上开有“工”字形槽，两片所述金属接地板之间通过两个电感连接，两个所述电感的大小为50～150nH，两个所述电感位置对称于两金属接地板平面中心连线，两个所述电感间的距离为3mm-10mm，所述第二介质板和第三介质板分别垂直设置在两片所述金属接地板上，所述第二介质板与第三介质板之间的距离为2mm-40mm；
所述第二介质板的两面均覆有金属层，其中一面金属层为对称设置的双频偶极子天线单元，所述天线单元包括第一辐射振子和第二辐射振子，所述第一辐射振子和第二辐射振子通过传输线连接，所述传输线与所述金属接地板相连接，与所述“工”字形槽形成回路，馈电点位于传输线的下部，另一面金属层为矩形金属带，所述矩形金属带与所述第一介质板平行，所述矩形金属带用于调节偶极子天线的阻抗匹配；
所述第三介质板的两面均覆有金属层，其中一面金属层为对称设置的双频偶极子天线单元，所述天线单元包括第一辐射振子和第二辐射振子，所述第一辐射振子和第二辐射振子通过传输线连接，所述传输线与所述金属接地板相连接，与所述“工”字形槽形成回路，馈电点位于传输线的下部，另一面金属层为矩形金属带，所述矩形金属带与所述第一介质板平行，所述矩形金属带用于调节偶极子天线的阻抗匹配。
作为优选，所述金属接地板设有开孔使馈电传输线穿过，所述馈电传输线与所述馈电点电性连接。
作为优选，所述第一辐射振子实现第一谐振频率的工作，通过调节所述第一辐射振子的尺寸实现频率可调性；所述第二辐射振子实现第二谐振频率的工作，通过调节所述第二辐射振子的尺寸实现频率可调性。
作为优选，所述第一辐射振子呈倒L型，用于减小天线的整体物理长度。
作为优选，所述第一谐振频率为2.4GHz左右，所述第二谐振频率为5.8GHz左右。
作为优选，所述第一介质板、第二介质板和第三介质板为FR4介质基板。
作为优选，所述FR4介质基板的相对介电常数为1.5±5％，厚度为5mm±0.25mm。
作为优选，所述第一辐射振子和第二辐射振子的材质为铜、铝、银或者金。
本发明通过提供一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，其有益效果在于：矩形金属带，可以更好的实现阻抗匹配，有利于扩展天线的带宽；金属接地板降低了天线的后瓣辐射，提高了天线的增益，有效抑制信号干扰，方向图高度对称，实现了很好的性能；相似结构实现了双频工作，可通过调辐射贴片的尺寸改变天线性能，实现了双频工作，满足不同的应用情况；两个金属接地板垂直摆放，之间通过电感连接，极化方向垂直，隔离度可达35dB～45dB，且使天线单元能够定向辐射，不受背景环境的影响。整个天线设计简单，体积小，成本低。
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为本发明小型化高隔离度双频MIMO天线的主视图；
图2为本发明小型化高隔离度双频MIMO天线的后视图；
图3为本发明小型化高隔离度双频MIMO天线的右视图；
图4为本发明小型化高隔离度双频MIMO天线的左视图；
图5为本发明小型化高隔离度双频MIMO天线的俯视图。
图中：1-第一介质板；11-金属接地板；12-电感；2-第二介质板；21-第一辐射振子；22-第二辐射振子；23-传输线；24-馈电点；25-矩形金属带；3-第三介质板。
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至图5所示的一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO子天线，包括第一介质板1、第二介质板2和第三介质板3。在第一介质板1覆有两片金属接地板11，用于提供接地信号，金属接地板11做成“工”字形的镂空金属板，其中“工”字行的高度为10mm，宽度为7.8mm，“工”字形槽的宽度可根据天线阻抗匹配的需求进行适当调整，所开槽不局限于“工”字形，所开槽可改善天线阻抗匹配特性，实现传输线23间形成回路，可满足防雷电等工程应用需求。
且在金属接地板11上设有用于馈电传输线穿过的开孔(未图示)，两片金属接地板11呈垂直布置，且通过两个电感12连接，电感大小为100nH，根据两金属接地板11之间的距离可适当调整，两个电感位置对称于两金属接地板11平面中心连线，两个电感12间的距离为7mm，第二介质板2和第三介质板3分别垂直设置在两片金属接地板11上，第二介质板2和第三介质板3之间的距离为20mm，根据应用需求和天线间隔离度的需求适当调整。第二介质板2和第三介质板3的两面均覆有相同结构的金属层，其中一面金属层为两个镜像对称设置的天线单元，天线单元由倒L型的第一辐射振子21和矩形的第二辐射振子22组成，第一辐射振子21和第二辐射振子22通过传输线23连接，传输线23与金属接地板11的连接部形成馈电点24，馈电点与馈电传输线电性连接，另一面金属层为矩形金属带25，设置在两个镜像对称设置的天线单元之间。
本发明的设计重点在于：两个金属接地板11垂直摆放，之间通过两个电感12连接，且两个金属接地板11做成“工”字型的镂空状态，两个天线的隔离度可达35dB～45dB，极化方向垂直，且使天线单元能够定向辐射，不受背景环境的影响；在天线辐射单元所在介质基板的背面设置一条矩形金属带25，可更好的实现阻抗匹配，有利于扩展天线的带宽；两个天线单元呈镜像对称布置，与另一对镜像对称布置的天线单元垂直设置金属接地板11上，天线方向图高度对称，降低了天线的后瓣辐射，提高了天线的增益，有效抑制信号干扰。整个天线设计简单，以较小的体积，就可实现同时工作在2.4GHz和5.8GHz这两个免许可频段，降低天线的成本。
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 (5)

1.一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，包括第一介质板(1)、第二介质板(2)和第三介质板(3)，其特征在于：
所述第一介质板(1)覆有两片矩形金属接地板(11)，两片所述金属接地板(11)呈垂直布置，所述金属接地板(11)做成“工”字形的镂空金属板，其中“工”字形的高度为10mm，宽度为7.8mm，两片所述金属接地板(11)之间通过两个电感(12)连接，两个所述电感(12)的大小为50~150nH，两个所述电感(12)位置对称于两金属接地板(11)平面中心连线，两个所述电感(12)间的距离为3 mm -10mm，所述第二介质板(2)和第三介质板(3)分别垂直设置在两片所述金属接地板（11）上，且第二介质板(2)和第三介质板(3)互相垂直，所述第二介质板(2)与第三介质板(3)之间的距离为2 mm -40mm；
所述第二介质板(2)的两面均覆有金属层，其中一面金属层为对称设置的双频偶极子天线单元，所述天线单元包括第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)，所述第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)通过传输线(23)连接，所述传输线(23)与所述金属接地板(11)相连接，与所述“工”字形槽形成回路，馈电点(24)位于传输线(23)的下部，另一面金属层为矩形金属带(25)，所述矩形金属带(25)与所述第一介质板(1)平行，所述矩形金属带(25)用于调节偶极子天线的阻抗匹配；
所述第三介质板(3)的两面均覆有金属层，其中一面金属层为对称设置的双频偶极子天线单元，所述天线单元包括第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)，所述第一辐射振子(21)和第二辐射振子(22)通过传输线(23)连接，所述传输线(23)与所述金属接地板(11)相连接，与所述“工”字形槽形成回路，馈电点(24)位于传输线(23)的下部，另一面金属层为矩形金属带(25)，所述矩形金属带(25)与所述第一介质板(1)平行，所述矩形金属带(25)用于调节偶极子天线的阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，其特征在于，所述金属接地板(11)设有开孔使馈电传输线穿过，所述馈电传输线与所述馈电点(24)电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，其特征在于，所述第一辐射振子(21)实现第一谐振频率的工作，通过调节所述第一辐射振子(21)的尺寸实现频率可调性；所述第二辐射振子(22)实现第二谐振频率的工作，通过调节所述第二辐射振子(22)的尺寸实现频率可调性。
4.根据权利要求3所述的一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，其特征在于，所述第一辐射振子呈倒L型，用于减小天线的整体物理长度。
5.根据权利要求3所述的一种应用于无线局域网的小型化高隔离度双频MIMO天线，其特征在于，所述第一谐振频率工作带宽范围为2.4-2.485GHz，所述第二谐振频率工作带宽范围为5.15-5.85GHz。
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