CN106252871B - 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线 - Google Patents

一种紧凑型四单元超宽带mimo天线 Download PDF

Info

Publication number
CN106252871B
CN106252871B CN201610836212.2A CN201610836212A CN106252871B CN 106252871 B CN106252871 B CN 106252871B CN 201610836212 A CN201610836212 A CN 201610836212A CN 106252871 B CN106252871 B CN 106252871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
same
branches
dielectric plate
ultra
inverted
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.)
Active
Application number
CN201610836212.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106252871A (zh
Inventor
王友保
王大鹏
杨健
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.)
Nanjing University of Information Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Information Science and Technology
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 Nanjing University of Information Science and Technology filed Critical Nanjing University of Information Science and Technology
Priority to CN201610836212.2A priority Critical patent/CN106252871B/zh
Publication of CN106252871A publication Critical patent/CN106252871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106252871B publication Critical patent/CN106252871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H01Q1/523—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas between antennas of an array
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28—Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，包括背面接地的介质板，其特征是，还包括设置在介质板正面的四个相同的辐射单元、四段相同的微带馈线及馈电端口、四个相同的倒L形地板枝节、四条平行微带支条和两组相同的地板细缝。优点：1）设计新颖的具有四个辐射单元的超宽带MIMO天线，具有良好匹配、低互耦、结构紧凑、尺寸小，低成本，适用于绝大部分无线传输设备；2）本发明每个天线单元都能独立工作，且具有良好的辐射特性；3）本发明所设计的隔离结构简单、高效；4）本发明适用于小型移动通信设备；5）本发明采用的MIMO超宽带天线阵列，以很小的尺寸面积，频率覆盖了超宽带通信所需的3.1‑10.6GHz频段。

Description

一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线
技术领域
本发明涉及一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，属于无线短距离通信技术领域。
背景技术
在无线通信系统中，由于受到植被、建筑物、地表等诸多因素的影响，在发射机端发出的信号经过这些环境发生不同程度的折射、反射和直射等，造成到达接收机的不同路径的信号相位、幅度和时延都不尽相同，最终导致信号呈衰落状态，这种现象被称之为多径效应。时延的不同会产生信号误码，对通信系统产生非常严重的干扰且这种误码靠若只是通过增加发射功率是难以抹灭的。
MIMO多天线技术的提出算是对抗多径衰弱的福音，与传统技术不同，MIMO技术不再将它作为消极因素，在空间中充分利用分集和复用技术，大大的提高了信号稳定性和信道容量。将MIMO多天线技术结合到超宽带技术能够极大的增强其工作性能。
超宽带MIMO技术有着广泛的应用前景，它可以应用于军事、无线多媒体局域网、家庭娱乐、智能交通系统等多个领域。随着人们对设备小型化需求的提高，对超宽带MIMO天线提出了更高的要求。如何减小天线的尺寸同时保证天线单元之间具有高隔离度成了相当严峻的问题。
很显然，UWB MIMO天线是极具探究价值的。但是通常来讲，当两个普通天线之间的距离小于二分之一个波长的时候，会产生强烈的互耦，干扰彼此的工作状态，严重降低它们各自的辐射效率和增益。所以，在UWB MIMO天线的设计中，保证宽频带阻抗匹配、小型化和高隔离都是必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、紧凑、成本低廉的四单元超宽带MIMO天线，满足当前无线短距离终端设备便携化、小型化的需求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，包括背面接地的介质板，其特征是，还包括设置在介质板正面的四个相同的辐射单元、四段相同的微带馈线及馈电端口、四个相同的倒L形地板枝节、四条平行微带支条和两组相同的地板细缝；所述的四个辐射单元对称设置在介质板正面的四个顶角位置，所述四段微带馈线的一端分别与所述四个辐射单元相连接，所述馈电端口设在每个所述微带馈线的另一端；在所述介质板短边一侧的两个辐射单元之间下方的介质板上延伸出对称的两个倒L形地板枝节和两个相互平行的微带支条，所述L形地板枝节的长边与短边与辐射单元相重合，构成双面双带线结构，每个所述微带支条平行于介质板长边设置在L形地板枝节的长边上；所述介质板长边一侧的相邻辐射单元之间地板上设置有两组地板缝隙。
进一步的，每个所述辐射单元上都设有矩形凹槽。
进一步的，所述介质板短边一侧的两个辐射单元下方的倒L枝节长边顶端互相垂直放置。
进一步的，所述介质板背面设有接地板。
本发明所达到的有益效果：
1）设计新颖的具有四个辐射单元的超宽带MIMO天线，具有良好匹配、低互耦、结构紧凑、尺寸小，低成本，适用于绝大部分无线传输设备；
2）本发明所设计的天线各个辐射单元之间的隔离度都很高，均低于-15dB。每个天线单元都能独立工作，且具有良好的辐射特性；
3）本发明所设计的隔离结构简单、高效；
4）本发明采用印刷单极子，平面结构设计，方便集成到电路板中，适用于小型移动通信设备；
5）本发明采用的MIMO超宽带天线阵列，以很小的尺寸面积，频率覆盖了超宽带通信所需的3.1-10.6GHz频段。
附图说明
图1是本发明超宽带MIMO天线结构示意图；
图2是本发明超宽带MIMO天线划分的尺寸图；
图3是本发明超宽带MIMO天线回波损耗和实测S参数示意图；
图4（a）是W9变化对天线S11参数的影响；
图4（b）是W6变化对天线S11参数的影响；
图4（c）是地板枝节变化对天线隔离度S12的影响；
图5（a）是有无地板缝隙组对天线隔离度S13、S14的影响；
图5（b）是对地板缝隙组仿真的结果；
图中的1是矩形凹槽，2是辐射单元，3是微带馈线，4是地板枝节，5是微带支条，6是地板细缝，7是接地板，8是介质板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示的一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，包括介质板8、设于介质板背面的接地板7，设于介质基板8正面的四个完全一样的辐射单元2，连接辐射单元2的四个完全相同的微带馈线3，馈电端口P1、P2、P3、P4。
所述天线各个辐射单元2上的矩形凹槽1用于扩展低频带宽以及提高低频带宽部分的隔离度。
所述天线中各个辐射单元2下方地板上延伸出倒L形地板枝节4，它们的长边与短边与辐射单元2相重合，构成双面双带线结构。改变它们之间的重合部分，可以分别调节低频和高频部分的带宽。介质板8短边一侧的两个辐射单元下方的倒L形地板枝节4长边顶端互相垂直放置，以提高两辐射单元之间的隔离度。
所述天线中两个长边顶端互相垂直放置的倒L形地板枝节4上连接有四个微带支条5，相当于一个低频谐振器，以此来改善低频段的隔离度。
所述天线中介质板8长边一侧的相邻辐射单元2之间介质板上设置有两组地板缝隙6，相当于低频带阻滤波器，提高低频部分的隔离度。
如图2所示，本发明的紧凑型四单元超宽带MIMO天线，它包括了相对介电常数为4.4、损耗正切值为0.02，厚度为0.8mm的FR4介质板8、设于介质板背面的接地板7，设于介质板正面的四个完全一样的辐射单元2，连接辐射单元的四个完全相同的微带馈线3，馈电端口P1-P4。
所述的紧凑型四单元超宽带MIMO天线，其特征在于所述的天线具有四个结构相同的辐射单元，并且采用印刷单极子天线，平面结构、对称放置，极大地减小了所述天线的尺寸。
所述的紧凑型超宽带MIMO天线的仿真回波损耗和实测得到的S参数数据如图3所示，由于各个辐射单元均高度对称，为了简洁、方便观看，在图3中仅列出了第一辐射单元及其与其它辐射单元的S参数曲线。可以看出所述天线在超宽带（UWB）（3.1-10.6GHz）频段上获得了良好的阻抗匹配。第一辐射单元与其它辐射单元之间的隔离度均大于-15dB，所述天线具有良好的工作特性。
首先要设计一款工作在超宽带（3.1-10.6GHz）频段范围内的辐射单元，在介质基板短边仅放置两个相同的辐射单元2。由于空间电磁场和接地电流的影响，会破坏它们原有的阻抗匹配。为此在两个辐射单元下方地板上均延伸出倒L形地板枝节。调节W9的大小，即改变辐射单元与倒L形地板枝节的重合面积。随着W9的增加，即耦合面积增加，带宽向低频移动，如图4（a）。调节W6的大小，同样是改变辐射单元与倒“L”枝节的重合面积。随着W6减小，即耦合面积减小，带宽向高频移动，如图4（b）。而两个倒“L”枝节的长边互相垂直放置，使得它们上面的电流相互垂直，极大减小了两个辐射单元之间的耦合，提高了两个辐射单元之间的隔离度，如图4（c）。可以看出在没有加入任何枝节的情况下，两辐射单元之间的隔离度均小于-10dB，主要是由于辐射单元特殊的三角形斜边结构达到的。在辐射单元的凹槽相当于低频谐振器，使得低频4GHz附近隔离度低于-25dB。加入两个互相垂直的倒“L”枝节之后两个辐射单元之间的隔离度在5GHz以上均获得了极大的改善，小于-20dB。但是3-5GHz的隔离度有所提高但是仍然在-20dB附近，这主要是由于倒“L”枝节与辐射单元形成双面双带线，它们之间具有强烈的耦合导致的，会破坏它们之间的低相关性。
如图5（a）所示为第一辐射单元与第三辐射单元、第四辐射单元之间的隔离度。当没有加入地板缝隙组的时候，第一辐射单元与第三辐射单元之间具有良好的隔离度；但是第一辐射单元与第四辐射单元之间的隔离度在3-6.5GHz之间都是大于-15dB的。当在介质基板长边一侧的地板上都加入缝隙组后，第一辐射单元与第三辐射单元之间的隔离度略微得到改善；而第一辐射单元与第四辐射单元之间的隔离度却得到极大的改善，整个频段上的隔离度均小于-15dB。这是因为这两组地板缝隙相当于低频的带阻滤波器，很好的阻绝了介质板长边一侧两辐射单元间接地电流的影响，从而降低了它们之间的耦合，如图5（b）所示。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，包括背面接地的介质板，其特征是，还包括设置在介质板正面的四个相同的辐射单元、四段相同的微带馈线及馈电端口、四个相同的倒L形地板枝节、四条平行微带支条和两组相同的地板细缝；所述的四个辐射单元对称设置在介质板正面的四个顶角位置，所述四段微带馈线的一端分别与所述四个辐射单元相连接，所述馈电端口设在每个所述微带馈线的另一端；在所述介质板短边一侧的两个辐射单元之间下方的介质板上延伸出对称的两个倒L形地板枝节和两个相互平行的微带支条，所述倒L形地板枝节的长边与短边与辐射单元相重合，构成双面双带线结构，每个所述微带支条平行于介质板长边设置在倒L形地板枝节的长边上；所述介质板长边一侧的相邻辐射单元之间地板上设置有两组地板细缝；
每个所述辐射单元上都设有矩形凹槽；
所述介质板短边一侧的两个辐射单元下方的倒L形地板枝节长边顶端互相垂直放置。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型四单元超宽带MIMO天线，其特征是，所述介质板背面设有接地板。
CN201610836212.2A 2016-09-20 2016-09-20 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线 Active CN106252871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610836212.2A CN106252871B (zh) 2016-09-20 2016-09-20 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610836212.2A CN106252871B (zh) 2016-09-20 2016-09-20 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106252871A CN106252871A (zh) 2016-12-21
CN106252871B true CN106252871B (zh) 2022-12-09

Family

ID=57599338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610836212.2A Active CN106252871B (zh) 2016-09-20 2016-09-20 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106252871B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106785423B (zh) * 2017-01-09 2023-09-01 成都信息工程大学 5g通信高隔离全向阵列天线
CN107799902B (zh) * 2017-10-31 2024-05-14 珠海市魅族科技有限公司 一种多输入多输出mimo天线及终端
CN108172995B (zh) * 2018-02-08 2023-06-30 深圳信息通信研究院 多频高隔离度mimo天线
CN109904606A (zh) * 2019-03-13 2019-06-18 重庆邮电大学 一种高隔离度三频四单元mimo天线
CN110635223A (zh) * 2019-08-29 2019-12-31 电子科技大学 一种4g-mimo智能眼镜天线
CN111082231A (zh) * 2019-10-14 2020-04-28 佛山科新锘通讯有限公司 一种mimo全向天线
CN113571881B (zh) * 2020-04-29 2023-10-03 江苏嘉华通讯科技有限公司 一种小尺寸超宽带mimo天线
CN111883924B (zh) * 2020-08-10 2021-07-16 珠海格力电器股份有限公司 物联设备、双频天线及其设计方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505592A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 华南理工大学 一种具有宽频带特性的mimo移动终端天线
CN105048081A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 南京信息工程大学 一种八单元超宽带mimo天线
CN105406184A (zh) * 2015-12-04 2016-03-16 华南理工大学 一种新型超宽带mimo天线
CN206003962U (zh) * 2016-09-20 2017-03-08 南京信息工程大学 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104505592A (zh) * 2015-01-14 2015-04-08 华南理工大学 一种具有宽频带特性的mimo移动终端天线
CN105048081A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 南京信息工程大学 一种八单元超宽带mimo天线
CN105406184A (zh) * 2015-12-04 2016-03-16 华南理工大学 一种新型超宽带mimo天线
CN206003962U (zh) * 2016-09-20 2017-03-08 南京信息工程大学 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Ultrawideband MIMO/Diversity Antennas With a Tree-Like Structure to Enhance Wideband Isolation";Shuai Zhang 等;《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》;20091208;第8卷;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106252871A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106252871B (zh) 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线
CN110061349B (zh) 一种基于正交模式对的宽带5g mimo手机天线
CN112186337B (zh) 一种基于模式正交的双频高隔离度手机mimo天线
CN111430919B (zh) 一种小型化具有三陷波特性的uwb-mimo天线
CA2499544A1 (en) Antenna structures for reducing the effects of multipath radio signals
CN106654555B (zh) 一种小型非对称高隔离度uwb-mimo天线
CN105048081A (zh) 一种八单元超宽带mimo天线
CN111478036A (zh) 基于共面波导馈电的柔性单阻带uwb-mimo天线
CN104993242A (zh) 一种高共模抑制的高阻带差分超宽带sir缝隙天线
CN105375093A (zh) 工作频率可调的微带功分器
CN111293430A (zh) 一种cpw馈电的高隔离度二阻带mimo天线
Ren et al. Coexist design of sub-6GHz and millimeter-wave antennas for 5G mobile terminals
CN113193360A (zh) 基于电磁耦合抵消的自解耦mimo天线
CN104505592A (zh) 一种具有宽频带特性的mimo移动终端天线
CN208299028U (zh) 一种双极化双工天线及其构成的双频基站天线阵列
CN104882677A (zh) 具有高共模抑制比的差分缝隙mimo天线
CN105576372B (zh) 一种小型化差分陷波uwb-mimo天线
Kim et al. High isolation internal dual-band planar inverted-F antenna diversity system with band-notched slots for MIMO terminals
CN204741073U (zh) 一种高共模抑制的高阻带差分超宽带sir缝隙天线
CN101764287B (zh) 切口叉指形印制单极超宽带天线
CN206003962U (zh) 一种紧凑型四单元超宽带mimo天线
CN105305052A (zh) 差分阶梯馈电的高矩形度陷波超宽带缝隙天线
CN111478035A (zh) 基于共面波导馈电的柔性双阻带uwb-mimo天线
KR102093204B1 (ko) 격리도 개선 구조를 갖는 광대역 mimo 안테나
CN116130948A (zh) 一种基于极化分集的三陷波mimo超宽带天线

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant