CN105789913A - 一种宽带双极化全向mimo天线 - Google Patents

一种宽带双极化全向mimo天线 Download PDF

Info

Publication number
CN105789913A
CN105789913A CN201610270662.XA CN201610270662A CN105789913A CN 105789913 A CN105789913 A CN 105789913A CN 201610270662 A CN201610270662 A CN 201610270662A CN 105789913 A CN105789913 A CN 105789913A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
vertical
antenna module
length
horizontal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN201610270662.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈志璋
喻易强
施扬逸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201610270662.XA priority Critical patent/CN105789913A/zh
Publication of CN105789913A publication Critical patent/CN105789913A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0025—Modular arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

一种小型全向宽带双极化MIMO天线，采用两个独立馈电的水平、垂直极化单元组成。其中，水平极化单元由：四个印刷弧形偶极子、一个宽带的巴伦馈电网络、四个弧形寄生线和四个双L型寄生线组成，垂直极化单元由：一个盘锥、一个圆袖和一个接地的顶部加载平面环组成。水平极化单元工作频带为1.7‑2.8GHz，48.9％相对带宽，能实现稳定增益2.0～2.35dBi，垂直极化单元工作带宽为1.68～2.72GHz，48.9％相对带宽，能实现稳定增益2.0～3.5dBi。而且两辐射单元隔离度在25dB,两辐射单元的交叉极化均小于20dB。本天线水平辐射单元为平面结构，采用50欧姆同轴电缆馈电，尺寸小于100×100mm2，垂直辐射单元为盘锥结构，采用50欧姆同轴电缆馈电，体积小于84×84×22mm3。本发明适用于作为4G LTE无线通讯系统、网络和基站的正交极化MIMO天线。

Description

一种宽带双极化全向MIMO天线
技术领域
本发明涉及天线
背景技术
近年来,无线通信系统对于信号传输的速度和稳定性的需求加快。在复杂多样的环境中，双极化全向辐射MIMO天线系统能显著的提升室内无线网络或者基站的通讯性能。一个典型的双极化MIMO天线系统由一个水平极化天线和垂直极化天线组成。但是，这种原有的水平天线不能满足4GLTE带宽的要求。对于4GLTE MIMO天线的垂直极化单元，原有技术采用宽带单锥天线，这种天线能提供99％的相对带宽。但是它需要一个参考地面(直径253mm)来产生满足操作宽带低频末端的阻抗匹配，这一限制使得该天线不适用于作为室内吸顶天线。
本发明提出了一种新的宽带全向二端口MIMO天线系统，在覆盖4GLTE系统工作频段的同时，减小天线尺寸，提供稳定增益。
发明内容
本发明的目的是，给4G LTE无线通讯系统、网络和基站提供一种理想的正交极化MIMO天线方案，解决目前市场上4G LTE全向MIMO天线无法同时做到满足4G LTE带宽和小型化的难题，本发明提出一种宽带全向二端口MIMO天线的设计。
本发明所提出的设计是一种宽带全向二端口的MIMO天线，包括水平极化天线(HP)单元模块和垂直极化天线(VP)单元模块。所述的HP天线单元模块为平板结构，可通过印刷电路工艺进行加工；正面有同处一面的偶极子和寄生线，反面有一个激励网络。
所述VP天线模块为立体的盘锥结构，顶端有一个加载平面环，底端地面上有一个圆袖。
所述的HP天线模块能实现工作带宽为1700MHz到2800MHz，稳定增益2.0～2.35dBi且回波损耗优于10dB。VP天线模块能实现工作带宽为1680MHz到2720MHz,稳定增益2.0～3.5dBi且回波损耗优于10dB。在重叠频段，VP和HP端口隔离度高于25dB。在1.8～2.2GHZ工作频段内，VP、HP天线表现出高圆度和低交叉极化。
所述HP天线模块在介质板的顶部为四个印刷弧形偶极子、四条弧形寄生线和四条双L型寄生线，在介质板底部为宽带的巴伦馈线网络。该模块用带有SMA连接器的50欧姆同轴电缆从顶部的中心馈电。
所述VP天线模块是盘锥天线，在顶端开口处有一个加载平面环，用三根等间距的短路针接地，且在地面上安置一个圆袖。
实现本发明的技术方案是，本发明对宽带双极化全向MIMO天线的HP单元采用四条寄生线和四条双L型寄生线安置在介质板的顶部用于减小天线的电抗从而增强带宽。巴伦支节用于优化宽带阻抗匹配。在激励的时候，辐射单元的对称结构会在天线表面产生同步顺时针或者逆时针电流，并且在方位面上产生全向辐射。本发明对VP单元采用盘锥结构，在盘锥顶端开口处添加一个加载平面环，使通过三根等间距的短路针连接到地面，并且在盘锥的参考地面安置圆袖套增强带宽。本发明把上述的VP单元和HP单元组合在一起，实现天线全向辐射。
本发明的有益效果是，本发明采用了双极化天线的设计方案。在HP单元的设计方案，本发明采用偶极子附加寄生线，通过宽带巴伦馈线网络，缩小了HP天线单元面积，增加了HP单元带宽，解决了目前市场上4G LTE无线通讯系统、网络和基站的天线无法同时满足所需工作带宽和小型化的技术难题。在VP单元设计方案，本发明采用盘锥天线安置加载平面环，在地面安置圆袖，缩小了VP天线单元体积，增加VP单元带宽，解决了目前市场上的宽带单锥天线需要大地面进行阻抗匹配，无法满足基站天线要求的技术难题。本发明HP单元和VP单元组合的双极化天线相互间干扰小，工作带宽宽，总体尺寸大大缩小，可满足4G LTE无线通讯系统、网络和基站正交极化MIMO天线的要求。
附图说明
图1为宽带双极化全向MIMO天线效果图；
图2为宽带双极化全向MIMO天线主视图；
图3为宽带双极化全向MIMO天线的垂直天线模块效果图；
图4为宽带双极化全向MIMO天线的垂直天线模块的主视图；
图5为宽带全向MIMO垂直极化天线模块俯视图；
图6为宽带全向MIMO水平极化天线模块顶部图；
图7为宽带全向MIMO水平极化天线模块底部图；
图8为宽带全向MIMO天线水平、垂直极化增益随频率变化曲线；
图9为宽带全向MIMO天线S参数随频率变化曲线；
图10为宽带全向MIMO垂直极化天线在2.2GHz频率时，水平面上的辐射模式；
图11为宽带全向MIMO垂直极化天线在2.2GHz频率时，垂直面上的辐射模式；
图12为宽带全向MIMO水平极化天线在2.2GHz频率时，水平面上的辐射模式；
图13为宽带全向MIMO水平极化天线在2.2GHz频率时，垂直面上的辐射模式。
图2中100为水平极化天线模块；101为SMA接口，102为同轴线，200为泡沫填充物，300为垂直天线模块，301为SMA接口，400为参考地面。
图3中302为加载平面环,303为短路针，304为圆袖，305为垂直极化天线。
图4中D1为参考地半径，D2为加载平面环外半径，D3为平面环内半径和垂直天线的顶部半径，H1为圆袖高度，H2为垂直天线模块高度。
图6中103为辐射单元，W3为弧形偶极子宽度，Wg为偶极子宽度，104为弧形寄生线，A为弧形寄生线的角度，105为双L型寄生线，L1为双L型寄生线内侧线长度，L2为双L型寄生线外侧线长度，106为介质板，107为共圆接口#1。
图7中108为共圆馈线#2，109为馈电网络，R1为106半径，L11、L12、L13、L14、L15依次为馈电网络每个回型支节从里到外每一段的长度,W1、W2依次为馈电网络每个回型支节从里到外每段的宽度。
具体实施方式
如图6至图7所示，本发明实例中的水平极化天线模块为平面结构，辐射模块103、弧形寄生线104、双L型寄生线105、馈线网络109均采用印刷电路板工艺加工而成。实例中宽带双极化全向MIMO天线采用辐射模块103、弧形寄生线104、双L型寄生线105共面的设计，然后再印刷电路板的另一面添加馈线网络109。
如图3至图5所示，本发明实例中的垂直极化天线模块为立体结构，采用盘锥天线305，一个加载平面环302置于盘锥顶端，通过短路针303与地面连接。同时，将一个圆袖303置于地面。
图1的横截尺寸为100*100mm2,高度为22mm，可用于WCDMA、TDSCDMA、GSM1800/1900、PCS、UMTS、蓝牙、ISM、WLAN和所有1700M以上的LTE频带。
根据图2至图7所示结构图中的符号常识，并结合实际的应用需求，对此实例中的设计采用如下几何参数和电气参数：
表1实例中水平极化天线模块和垂直极化天线模块的几何参数和电气参数
将水平极化天线模块置于垂直极化天线模块顶端，中心对称放置，构成该系统的实例。

Claims (10)

1.一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，包括水平天线模块，垂直天线模块。
所述水平天线模块为平板结构，正面有同处一面的偶极子和寄生线，反面有一个激励网络。所述垂直天线模块为立体的盘锥结构，顶端有一个平面环，底端地面上有一个圆套。
2.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，水平天线模块有四段弧形寄生线置于偶极子同侧的介质板上。
3.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，水平天线模块有四段双L型寄生线置于偶极子同侧的介质板上。
4.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，水平天线模块有一个宽带的馈电网络置于偶极子另一侧的介质板上。
5.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，垂直天线模块顶端有一加载平面环和地面三个等间距的短路针相连。
6.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，垂直天线模块地面安置一圆袖。
7.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，水平天线模块几何参数和电气参数如下：
馈电网络109支节长度L11为5.36(mm)；
馈电网络109支节长度L12为25.4(mm)；
馈电网络109支节长度L13为2.1(mm)；
馈电网络109支节长度L14为8.9(mm)；
馈电网络109支节长度L15为8.8(mm)；
馈电网络109支节宽度w1为0.5(mm)；
馈电网络109支节宽度w2为1.8(mm)；
辐射单元103弧形偶极子宽度w3为(mm)；
辐射单元103偶极子宽度wg为(mm)；
弧形寄生线104角度A为47(deg)；
双L型寄生线105内侧线长度L1长度为16.8(mm)；
双L型寄生线105外侧线长度L2长度为21.1(mm)；
介质板106半径R1为50(mm)；
8.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，垂直天线模块几何参数和电气参数如下：
参考地面400半径长度D1为84(mm)；
加载平面环302外半径长度D2为55.2(mm)；
加载平面环302内半径长度D3为36(mm)
圆袖304高度H1为11.3(mm)
垂直天线模块300高度H2为22(mm)
9.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，水平天线模块工作频段为1.7GHz～2.8GHz，该水平天线模块也可独自作为一种天线使用
10.根据权利要求1所述的一种宽带双极化全向MIMO天线，其特征在于，垂直天线模块工作频段为1.6GHz～2.8GHz，该垂直天线也可独自作为一种天线使用。
CN201610270662.XA 2016-04-27 2016-04-27 一种宽带双极化全向mimo天线 Withdrawn CN105789913A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610270662.XA CN105789913A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种宽带双极化全向mimo天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610270662.XA CN105789913A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种宽带双极化全向mimo天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105789913A true CN105789913A (zh) 2016-07-20

Family

ID=56399542

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610270662.XA Withdrawn CN105789913A (zh) 2016-04-27 2016-04-27 一种宽带双极化全向mimo天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105789913A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106299596A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 深圳市中天迅通信技术有限公司 一种无频偏的pos机蛇型天线
CN111162380A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 双极化宽带高增益宽波束天线
CN111585016A (zh) * 2020-05-14 2020-08-25 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种小型化吸顶天线及其性能调节方法
CN111969300A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 微带阵列盘锥复合共形天线
WO2020249078A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17 中国移动通信集团设计院有限公司 全向室分mimo天线
CN112421215A (zh) * 2020-10-20 2021-02-26 苏州硕贝德创新技术研究有限公司 一种高圆度的室内小基站及天线单元
CN112701484A (zh) * 2020-11-20 2021-04-23 电子科技大学 具有聚束效果的全向天线系统
CN112736422A (zh) * 2020-12-10 2021-04-30 佛山市盛夫通信设备有限公司 双极化天线
US10998631B2 (en) 2018-02-13 2021-05-04 Sercomm Corporation Antenna system
US11831084B2 (en) 2018-10-31 2023-11-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Dual-polarized antenna, antenna array, and communications device

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447163A (zh) * 2010-10-08 2012-05-09 中国移动通信集团设计院有限公司 一种宽频带双极化全向天线及馈电方法
CN202585724U (zh) * 2012-04-05 2012-12-05 京信通信系统（中国）有限公司 宽频带双极化全向吸顶天线
CN103700929A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 华南理工大学 一种宽带水平极化全向天线
CN204216207U (zh) * 2014-09-05 2015-03-18 江苏省东方世纪网络信息有限公司 天线
CN105206946A (zh) * 2015-10-13 2015-12-30 中国铁塔股份有限公司 室内双极化全向吸顶天线
CN205863408U (zh) * 2016-04-27 2017-01-04 陈志璋 一种宽带双极化全向mimo天线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102447163A (zh) * 2010-10-08 2012-05-09 中国移动通信集团设计院有限公司 一种宽频带双极化全向天线及馈电方法
CN202585724U (zh) * 2012-04-05 2012-12-05 京信通信系统（中国）有限公司 宽频带双极化全向吸顶天线
CN103700929A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 华南理工大学 一种宽带水平极化全向天线
CN204216207U (zh) * 2014-09-05 2015-03-18 江苏省东方世纪网络信息有限公司 天线
CN105206946A (zh) * 2015-10-13 2015-12-30 中国铁塔股份有限公司 室内双极化全向吸顶天线
CN205863408U (zh) * 2016-04-27 2017-01-04 陈志璋 一种宽带双极化全向mimo天线

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106299596A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 深圳市中天迅通信技术有限公司 一种无频偏的pos机蛇型天线
US10998631B2 (en) 2018-02-13 2021-05-04 Sercomm Corporation Antenna system
US11831084B2 (en) 2018-10-31 2023-11-28 Huawei Technologies Co., Ltd. Dual-polarized antenna, antenna array, and communications device
WO2020249078A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17 中国移动通信集团设计院有限公司 全向室分mimo天线
CN111162380A (zh) * 2019-12-31 2020-05-15 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 双极化宽带高增益宽波束天线
CN111162380B (zh) * 2019-12-31 2022-06-10 上海微波技术研究所（中国电子科技集团公司第五十研究所） 双极化宽带高增益宽波束天线
CN111585016A (zh) * 2020-05-14 2020-08-25 武汉虹信通信技术有限责任公司 一种小型化吸顶天线及其性能调节方法
CN111585016B (zh) * 2020-05-14 2023-03-10 中信科移动通信技术股份有限公司 一种小型化吸顶天线及其性能调节方法
CN111969300A (zh) * 2020-07-30 2020-11-20 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 微带阵列盘锥复合共形天线
CN112421215B (zh) * 2020-10-20 2022-08-16 苏州硕贝德创新技术研究有限公司 一种高圆度的室内小基站及天线单元
CN112421215A (zh) * 2020-10-20 2021-02-26 苏州硕贝德创新技术研究有限公司 一种高圆度的室内小基站及天线单元
CN112701484A (zh) * 2020-11-20 2021-04-23 电子科技大学 具有聚束效果的全向天线系统
CN112736422A (zh) * 2020-12-10 2021-04-30 佛山市盛夫通信设备有限公司 双极化天线
CN112736422B (zh) * 2020-12-10 2023-07-14 佛山市盛夫通信设备有限公司 双极化天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105789913A (zh) 一种宽带双极化全向mimo天线
CN205863408U (zh) 一种宽带双极化全向mimo天线
CN104103900B (zh) 一种低剖面宽带双极化全向天线
US10707563B2 (en) Multi-polarized radiation element and antenna having same
CN107706514B (zh) 一种宽带水平极化全向天线
CN104733844A (zh) 平面宽带双极化基站天线
CN103036073A (zh) 双频双极化天线
CN208690490U (zh) 一种基于共面波导的对地开槽的圆极化天线
CN106450706A (zh) 一种宽带双极化磁电偶极子基站天线
CN109301455A (zh) 一种宽带低剖面定向天线
CN108847534B (zh) 一种多谐振枝节天线
CN104393407A (zh) 基于超材料的小型化双频mimo天线
CN106450683A (zh) 一种宽带双极化磁电偶极子基站天线上发送信号的方法
CN112467364B (zh) 一种双频融合天线阵列、共模抑制方法及通信设备
CN109411903A (zh) 室内mimo通信系统的高性能宽带双极化全向天线
CN107634322A (zh) 双频高增益全向天线
CN110233331A (zh) 一种应用于5g通信的全向室分天线
CN207116688U (zh) 双频高增益全向天线
CN105490035B (zh) 一种低剖面gsm、lte共面定向天线
He et al. A novel broadband dual-polarized antenna element for LTE700 MHz/GSM850 MHz/GSM900 MHz applications
CN205692948U (zh) 旗形等长l形槽双频天线
CN204333258U (zh) 一种基于超材料的小型化双频mimo天线
CN205376776U (zh) 一种低剖面gsm、lte共面定向天线
CN206076502U (zh) 垂直极化吸顶天线及双极化全向吸顶天线
Yu et al. Low-profile dual-polarized omnidirectional antenna for broadband indoor distributed antenna system

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20160720