CN107994329A - 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线 - Google Patents

一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线 Download PDF

Info

Publication number
CN107994329A
CN107994329A CN201711103767.7A CN201711103767A CN107994329A CN 107994329 A CN107994329 A CN 107994329A CN 201711103767 A CN201711103767 A CN 201711103767A CN 107994329 A CN107994329 A CN 107994329A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
pcb
antennas
main board
gps
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.)
Granted
Application number
CN201711103767.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107994329B (zh
Inventor
张亚斌
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.)
Changzhou Ke Tewa Electronics Co Ltd
Original Assignee
Changzhou Ke Tewa Electronics Co Ltd
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 Changzhou Ke Tewa Electronics Co Ltd filed Critical Changzhou Ke Tewa Electronics Co Ltd
Priority to CN201711103767.7A priority Critical patent/CN107994329B/zh
Publication of CN107994329A publication Critical patent/CN107994329A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107994329B publication Critical patent/CN107994329B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006Particular feeding systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/28Combinations of substantially independent non-interacting antenna units or systems
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378Combination of fed elements with parasitic elements
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02DCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,包括天线外壳、PCB主板、PCB板1、PCB板2和PCB板3、GPS天线陶瓷介质、GPS低噪声放大器和三根50欧姆同轴线组成;天线外壳扣在PCB主板正面上,PCB主板的背面是天线地,PCB板1和PCB板3互相平行,树立在PCB主板相对的两个角上,PCB板2与PCB主板平行,PCB板2与PCB板1组成立体的倒立“L”形结构;三根50欧姆同轴线的一端为射频连接器,另一端焊接在PCB主板上,同轴线的内导体与PCB主板上的相应的微带馈线焊接在一起,而外导体编织层与天线的地焊接在一起;天线外壳内部包括4G主天线、4G副天线和GPS天线;PCB主板正面还包括三根50欧姆的微带线,背面为天线地,分成天线地1和天线地2两部分,中间用电感连接;天线整体尺寸较小;主天线与副天线电性能好,带宽宽,二者之间的隔离度高。

Description

一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线
技术领域
本发明涉及一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线。
背景技术
第四代(4G LTE)移动通信正在蓬勃发展,迅速普及,其核心技术是多入多出(MIMO)和正交频分多址(OFDM)。MIMO是在发射端与接收端利用多个天线同时进行通信的技术,这样可以提高通信系统的通信容量、数据传输速度以及抗多径衰落能力。
移动通信终端需要至少两个天线(主天线与副天线),为了保证主天线与副天线之间的隔离度,要求天线尺寸要大一些。但是,移动通信终端的尺寸都比较小,即使是车载天线,由于车上安装空间限制,也要求天线尺寸尽量小。另外,由于4G天线需要兼容2G和3G频段,所以天线频带比较宽,天线尺寸需要增大。这样一来就出现了矛盾,一方面天线为了性能好,需要较大的尺寸,另一方面实际使用中又要求天线尺寸尽量小。目前4G LTE MIMO天线尺寸较大,或把主天线与副天线分成两个独立的天线,分别安装。这会增加整体的天线制造成本和天线安装成本。另外,就是通过降低天线性能的方法来缩小天线尺寸,带来的问题主要是天线隔离度大大降低,甚至小于10dB。由于主副天线之间隔离度降低,通信系统整体数据吞吐率很难提高。
发明内容
本发明的目的就是要提出一种在兼顾天线外形尺寸紧凑的同时,天线性能最优的紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,也即第四代长期演进多入多出及GPS复合天线。
本发明采用如下技术方案:
一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,包括天线外壳、PCB主板(聚四氟乙烯印刷电路板)、PCB板1、PCB板2和PCB板3、GPS天线陶瓷介质、GPS低噪声放大器和三根50欧姆同轴线组成。
所述天线外壳的外部尺寸为75毫米x65毫米x20毫米,材料为PC/ABS或其它非金属材质。
所述天线外壳内包括PCB主板、PCB板1、PCB板2和PCB板3,所述天线外壳扣在PCB主板正面上,PCB主板的背面是天线地,PCB板1和PCB板3互相平行,树立在PCB主板相对的两个角上,PCB板2与PCB主板平行,PCB板2与PCB板1组成立体的倒立“L”形结构。
所述三根50欧姆同轴线的一端为射频连接器,如FAKRA、SMA以及TNC等,另一端焊接在PCB主板上,同轴线的内导体与PCB主板上的相应的微带馈线焊接在一起,而外导体编织层与天线的地焊接在一起。
所述天线外壳内部包括4G主天线、4G副天线和GPS天线;所述4G主天线是由PCB板1、PCB板2和PCB主板的一部分共同构成,所述4G副天线是由PCB3与PCB主板的一部分共同构成。(所述PCB主板为4G主天线与4G副天线所共用。)
所述GPS天线包括GPS陶瓷介质天线和低噪声放大器。
所述PCB主板正面还包括三根50欧姆的微带线,背面为天线地,由所述主板背面敷铜箔构成,构成天线地的铜箔分成天线地1和天线地2两部分,中间用电感连接。
所述4G主天线馈线与4G主天线微带馈线连接,4G副天线馈线与4G副天线微带馈线连接,GPS天线馈线与GPS天线微带馈线连接。
所述4G主天线频率范围是824-960MHz/1710-2690MHz,总体上是平面倒L天线。为了实现多频段,增加了缝隙和寄生振子。同时,为了改善天线的匹配状态,使用了分布电感和分布电容,如图3所示。由于天线整体尺寸较小,所以PCB主板尺寸较小,也就意味着天线的地比较小,因此天线的低频带宽比较窄。为了拓宽主天线的低频带宽,天线地采用图5所示折线的形式,这样天线地的长度被增加,低频性能得到改善。
所述4G副天线频率范围是1710-2690MHz,为单极天线。主天线与副天线分别位于PCB主板的对角线上,提高了其与主天线之间的隔离度。另外,为了进一步提高主天线与副天线之间的隔离度,在副天线的馈电微带线上串联电容值较小的电容,如2pF电容。由于副天线只有高频,即1710-2690MHz,串联这个电容对其性能影响很小,或无衰减地通过,也可以看作为高通滤波器,但是可以对低频信号(824-960MHz)进行衰减,从而提高了主天线与副天线在低频的隔离度。仿真计算表明,低频隔离度由10dB提高到15dB,提高了大约5dB。另外,为了拓宽副天线的带宽,把天线地分成两部分,即天线地1和天线地2,中间用电感连接。这个电感的值比较大,如10nH,由于电感的低通特性,所以高频信号无法通过,只有低频信号可以通过。对于4G副天线来说没有天线地2性能会更好,但是如果没有天线地2,4G主天线的低频性能会变差。现在通过电感值比较大的电感可以同时满足改善副天线带宽和不影响主天线低频性能。
所述GPS天线为有源天线,即天线包括GPS陶瓷介质天线和低噪声放大器。由于GPS信号非常微弱,所以需要放大器放大信号,同时也补偿馈线所引起的衰减。
通过本发明的技术方案,带来了如下效果;
1.天线整体尺寸较小;
2.主天线与副天线电性能好,带宽宽,二者之间的隔离度高。
附图说明:
附图1是本发明的外观示意图;
附图2是去除外壳后的天线内部结构示意图;
附图3是PCB板1的正视图;
附图4是去除外壳后的天线内部结构俯视图;
附图5是PCB主板背面的正视图;
附图6是4G主天线电压驻波比;
附图7是4G副天线电压驻波比;
附图8是4G主天线与副天线之间隔离度;
图中,1是天线外壳,2是同轴线,21是4G主天线馈线,22是GPS天线馈线,23是4G副天线馈线,3是射频连接器,4是PCB主板,41是4G主天线微带馈线,42是GPS天线微带馈线,43是4G副天线微带馈线,44是GPS天线,45是电感,46是天线地,461是天线地1,462是天线地2,5是PCB板1,51是分布电感,52是分布电容,53是馈电部分,54是寄生振子,6是PCB板2,61是4G主天线,7是PCB板3;
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明:
1是天线外壳,天线外壳1的外部尺寸为75毫米x65毫米x20毫米,材料为PC/ABS或其它非金属材质。
4是PCB主板,5是PCB板1,6是PCB板2,7是PCB板3,天线外壳1扣在PCB主板正面上,PCB主板的反面是天线地,PCB板1和PCB板3互相平行,树立在PCB主板相对的两个角上,PCB板2与PCB主板平行,PCB板2与PCB板1组成立体的倒立“L”形结构。
2是同轴线,3是射频连接器,3根50欧姆同轴线的一端为射频连接器,如FAKRA、SMA以及TNC等,另一端焊接在PCB主板上,同轴线的内导体与PCB主板上的相应的微带馈线焊接在一起,而外导体编织层与天线的地焊接在一起。
天线外壳内部包括4G主天线、4G副天线和GPS天线;
4G主天线是由PCB板1、PCB板2和PCB主板的一部分共同构成,PCB板1上的部分是平面倒L天线,包括寄生振子54,还包括改善天线匹配状态分布电感51和分布电容52;在PCB板2上的覆铜部分带有缝隙,该缝隙为两次反向转折90度的折线。
4G副天线是由PCB3与PCB主板的一部分共同构成;
GPS天线44在PCB主板上,内部包括GPS陶瓷介质天线和低噪声放大器;
PCB板1、PCB板2和PCB板3都是厚度为1毫米的单面PCB板。
PCB主板是厚度为1毫米的双面板,其正面还包括三根50欧姆的微带线,背面为天线地,由所述主板背面敷铜箔构成,构成天线地的铜箔分成天线地1和天线地2两部分,中间用电感45连接。
PCB主板上的4G主天线馈线与4G主天线微带馈线连接,4G副天线馈线与4G副天线微带馈线连接,GPS天线馈线与GPS天线微带馈线连接。
为了拓宽主天线的低频带宽,天线地采用图5所示折线的形式,天线地的长度被增加,低频性能得到改善。
为了拓宽副天线的带宽,把天线地分成两部分,即天线地1和天线地2,中间用电感连接。
所述4G主天线频率范围是824-960MHz/1710-2690MHz,总体上是平面倒L天线。为了实现多频段,增加了缝隙和寄生振子。同时,为了改善天线的匹配状态,使用了分布电感和分布电容,如图3所示。由于天线整体尺寸较小,所以PCB主板尺寸较小,也就意味着天线的地比较小,因此天线的低频带宽比较窄。为了拓宽主天线的低频带宽,天线地采用图5所示折线的形式,这样天线地的长度被增加,低频性能得到改善。
从附图6和附图7可以看出,在其工作频带内,4G主天线与副天线的电压驻波比基本上小于2.5。
从附图8可以看出,主天线与副天线之间的隔离度。在低频824-960MHz频带内,隔离度基本大于15dB;在高频1710-2690MHz频带内,隔离度大于12dB。
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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,其特征是包括天线外壳、PCB主板、PCB板1、PCB板2和PCB板3、GPS天线陶瓷介质、GPS低噪声放大器和三根50欧姆同轴线组成;
所述天线外壳扣在PCB主板正面上,PCB主板的背面是天线地,PCB板1和PCB板3互相平行,树立在PCB主板相对的两个角上,PCB板2与PCB主板平行,PCB板2与PCB板1组成立体的倒立“L”形结构;
所述三根50欧姆同轴线的一端为射频连接器,另一端焊接在PCB主板上,同轴线的内导体与PCB主板上的相应的微带馈线焊接在一起,而外导体编织层与天线的地焊接在一起;
所述天线外壳内部包括4G主天线、4G副天线和GPS天线;
所述4G主天线是由PCB板1、PCB板2和PCB主板的一部分共同构成;
所述4G副天线是由PCB3与PCB主板的一部分共同构成;
所述GPS天线由GPS陶瓷介质天线和低噪声放大器组成;
所述PCB主板正面还包括三根50欧姆的微带线,背面为天线地,由所述主板背面敷铜箔构成,构成天线地的铜箔分成天线地1和天线地2两部分,中间用电感连接;
所述4G主天线馈线与4G主天线微带馈线连接,4G副天线馈线与4G副天线微带馈线连接,GPS天线馈线与GPS天线微带馈线连接;
所述4G主天线频率范围是824-960MHz/1710-2690MHz,总体上是平面倒L天线;
所述4G副天线频率范围是1710-2690MHz,为单极天线;
所述4G主天线与4G副天线分别位于PCB主板的对角线上,提高了其与主天线之间的隔离度。
2.根据权利要求1所述的一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,其特征是所述4G主天线还包括缝隙和寄生振子。
3.根据权利要求1或2所述的一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,其特征是所述4G主天线还包括分布电感和分布电容。
4.根据权利要求1所述的一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,其特征是所述副天线的馈电微带线上串联电容值较小的电容。
5.根据权利要求1所述的一种紧凑型4G LTE MIMO与GPS三合一天线,其特征是所述天线外壳的外部尺寸为75毫米x65毫米x20毫米,材料为PC/ABS或其它非金属材质。
CN201711103767.7A 2017-11-03 2017-11-03 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线 Active CN107994329B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711103767.7A CN107994329B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711103767.7A CN107994329B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107994329A true CN107994329A (zh) 2018-05-04
CN107994329B CN107994329B (zh) 2024-02-06

Family

ID=62030252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711103767.7A Active CN107994329B (zh) 2017-11-03 2017-11-03 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107994329B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111416213A (zh) * 2019-01-08 2020-07-14 泰科电子(上海)有限公司 天线装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090224984A1 (en) * 2007-09-12 2009-09-10 Sierra Wireless Inc. Multi-Modal RF Diversity Antenna
CN204375949U (zh) * 2015-02-05 2015-06-03 广东工业大学 一种lte-mimo天线
CN206250379U (zh) * 2016-12-16 2017-06-13 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种三合一车载天线
CN208093742U (zh) * 2017-11-03 2018-11-13 常州柯特瓦电子有限公司 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090224984A1 (en) * 2007-09-12 2009-09-10 Sierra Wireless Inc. Multi-Modal RF Diversity Antenna
CN204375949U (zh) * 2015-02-05 2015-06-03 广东工业大学 一种lte-mimo天线
CN206250379U (zh) * 2016-12-16 2017-06-13 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种三合一车载天线
CN208093742U (zh) * 2017-11-03 2018-11-13 常州柯特瓦电子有限公司 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111416213A (zh) * 2019-01-08 2020-07-14 泰科电子(上海)有限公司 天线装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107994329B (zh) 2024-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110797640B (zh) 基于高频层压技术的Ka频段宽带低剖面双线极化微带天线
US8269676B2 (en) Dual-band antenna and portable wireless communication device employing the same
WO2012088837A1 (zh) 一种移动终端的阵列天线及其实现方法
CN102934283A (zh) 为提高隔离性的多入多出天线
US11557839B2 (en) Double frequency vertical polarization antenna and television
CN106450752B (zh) 一种用于智能手机实现高隔离度的mimo天线
CN209045759U (zh) 一种圆形车载4g lte mimo与gps三合一天线
US20090267857A1 (en) Multiple input multiple output antenna
WO2018119929A1 (zh) 电磁多输入多输出天线系统及移动终端
WO2021212277A1 (zh) 双频双极化天线
CN110444906B (zh) 一种5g频段的八单元mimo手持终端天线
CN114024137A (zh) 一种多回路谐振结构及mimo天线通信系统
CN112952362B (zh) 集成天线和电子设备
EP2279541B1 (en) Low-profile wide-bandwidth radio frequency antenna
CN103594782A (zh) 电路板天线
CN208093742U (zh) 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线
CN107994329A (zh) 一种紧凑型4g lte mimo与gps三合一天线
CN108063312B (zh) 一种移动终端宽带mimo双天线
CN110649380A (zh) 一种毫米波宽带滤波天线
US11973278B2 (en) Antenna structure and electronic device
CN107978831A (zh) 一种弱耦合电桥及基于该电桥的双频共轴阵列天线
CN209786193U (zh) 一种高隔离度紧凑型5g鲨鱼鳍天线
CN102760944A (zh) 加载型耦合馈电的全向辐射振子阵列天线
CN109449573B (zh) 微带天线和电视机
CN215933819U (zh) 天线模块及智能电视

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No.16, Changjiang North Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province 213000

Applicant after: Changzhou ketewa Electronics Co.,Ltd.

Address before: 213000 No.91, Hanjiang West Road, Xinbei District, Changzhou City, Jiangsu Province

Applicant before: CHANGZHOU CTW ELECTRONICS Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant