CN108232436B - 一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线 - Google Patents

一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，包括阵元单元，该阵元单元包括两个结构相同且背向的天线单元，所述天线单元包括基板以及设置于基板背面下部的接地板，所述基板和接地板为一体结构，所述基板背面设置有第一寄生地结构、第二寄生地结构；所述基板正面设置有第一F形结构和第二F形结构；所述第一寄生地结构和第二寄生地结构关于基板的中心线对称设置，所述第一F形结构和第二F形结构沿基板的中心线对称设置；所述第一寄生地结构和第二寄生地结构形成天线单元的低频辐射单元和反射单元；所述第一F形结构和第二F形结构形成天线单元的高频辐射单元。采用本发明，提高了天线的隔离度。

Description

一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线
技术领域
本发明涉及无线通信天线，特别涉及一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线。
背景技术
随着无线通信产业飞速发展和天线制造工艺的日趋成熟，人们对无线通信系统的要求也越来越高，比如更宽的工作带宽和更高的速率。因此，作为第四代（4G）移动通信核心技术之一的多输入多输出(MIMO)无线通信技术，由于其在增加工作带宽和发射功率等方面具有巨大的优势，在现有的通信系统或者是未来的5G通信系统中必将会有更广阔的应用前景。
多输入多输出（MIMO）系统与单输入单输出（SISO）系统相比，MIMO系统在相同的信噪比下能够实现更高的数据速率，或者在等效地实现相同的数据速率的同时，耗费更少的能量。但当MIMO天线技术运用到小型移动设备时，就会产生互耦的问题。由此可见，当MIMO天线运用到小型移动设备的时候，由于其低的隔离度，会产生互耦现象，互耦现象的产生了影响天线的性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，提高了隔离度。
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，该天线包括阵元单元，该阵元单元包括两个结构相同且背向的天线单元，所述天线单元包括基板以及设置于基板背面下部的接地板，所述基板和接地板为一体结构，所述基板上设置有第一寄生地结构、第二寄生地结构、第一F形结构和第二F形结构，所述第一寄生地结构和第二寄生地结构关于基板的中心线对称设置，所述第一F形结构和第二F形结构沿基板的中心线对称设置；对称设置方便了天线的整体产品设计，当对称设置两个端口时，可以只考虑一个端口的隔离度。
所述第一寄生地结构和第二寄生地结构形成天线单元的低频辐射单元和反射单元；所述第一F形结构和第二F形结构形成天线单元的高频辐射单元。
本技术方案采用第一寄生地结构和第二寄生地结构作为低频辐射单元和反射单元，可以实现WLAN低频段的覆盖，而且使得该天线能够在整个WLAN频段内的隔离度均优于-16dB；另外第一F形结构和第二F形结构，以及第一寄生地结构和第二寄生地结构均对称设置，方便了天线的整体产品设计，当对称设置两个端口时，可以只考虑一个端口的隔离度。
优选的，所述基板上还设置有第一基板矩形开槽和第二基板矩形开槽，所述第一基板矩形开槽和第二基板矩形开槽关于基板中心性对称。本技术方案第一基板矩形开槽和第二基板矩形开槽改善了阻抗匹配，拓宽阻抗带宽。
优选的，所述接地板上设置有接地板矩形开槽结构。改善了阻抗匹配，拓宽了阻抗带宽。
优选的，所述第一寄生地结构包括矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片；所述矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片和矩形金属片形成半包围结构，所述第一基板矩形开槽开设于所述半包围结构中。提高了隔离度。
优选的，所述第一F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的矩形金属片四(54)和矩形金属片五(55)形成的空间相对应，所述第一F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘。改善了阻抗匹配，使其工作带宽能够覆盖WLAN的高频段部分。
优选的，所述第二寄生地结构包括依次连接的矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片和矩形金属片；所述矩形金属片、矩形金属片、矩形金属片和矩形金属片形成半包围结构，所述第二基板矩形开槽设置于所述半包围结构中。提高了隔离度。
优选的，所述第二F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的第四矩形金属片和第五矩形金属片形成的空间相对应，所述第二F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘。改善了阻抗匹配，使其工作带宽能够覆盖WLAN的高频段部分。
本发明采用第一寄生地结构和第二寄生地结构作为低频辐射单元和反射单元，可以实现WLAN低频段的覆盖，而且使得该天线能够在整个WLAN频段内的隔离度均优于-16dB，提高了隔离效果。
附图说明
图1是本发明一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线的一种实施例的示意图；
图2是图1的俯视示意图；
图3是图1的侧视示意图；
图4是本发明一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线性能S11，S21参数图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参考图1-3所示，该天线包括：基板1（尺寸为25mm*50mm*0.8mm，材质为FR4）、接地板2、第一F形结构3，第二F形结构4，第一寄生地结构5，第二寄生地结构6，第一基板矩形开槽7，第二基板矩形开槽8，接地板矩形开槽9。其中，接地板2，第一寄生地结构5，第二寄生地结构6，接地板矩形开槽9设置于基板1的背面；第一F形结构3，第二F形结构4位于基板1的正面；第一基板矩形开槽7，第二基板矩形开槽8形成基板的两个开槽。需要说明的，基板的正面和背面为基板的两个不同的面，其叫法可以是上表面和下表面，或一个面和另一个面，主要是为了区分其相对的位置关系，不作为对本发明实施例的限制。
第一F形结构3，包括竖直的矩形金属片31，矩形金属片32，矩形金属片33，矩形金属片34，依次垂直连接形成F形结构。
第二F形结构4，包括竖直矩形金属片41，矩形金属片42，矩形金属片43，矩形金属片44，依次垂直连接而成。第一F形结构3，第二F形结构4所属各矩形金属片都位于基板正面。
第一寄生地结构5，设置于基板的背面，包括矩形金属片一51，矩形金属片二52，矩形金属片三53，矩形金属片四54，矩形金属片五55，矩形金属片六56，依次垂直连接而成。所述矩形金属片二52、矩形金属片三53、矩形金属片五55和矩形金属片六56形成半包围结构，所述第一基板矩形开槽设置于基板正面与所述半包围结构对应的位置处。
第二寄生地结构6，设置于基板的背面，包括第一矩形金属片61，第二矩形金属片62，第三矩形金属片63，第四矩形金属片64，第五矩形金属片65，第六矩形金属片66，依次垂直连接而成。第二矩形金属片62、第三矩形金属片63、第五矩形金属片65和第六矩形金属片66形成半包围结构，第二基板矩形开槽设置于基板正面与所述半包围结构对应的位置处。
接地板矩形开槽9，设置于接地板处，包括矩形开槽91，矩形开槽92，矩形开槽93，矩形开槽94，矩形开槽95，矩形开槽96。矩形开槽的设置改善了阻抗匹配，拓宽了阻抗带宽。
如图4所示， S11代表回波损耗，S21代表隔离。通过两条曲线可知，该MIMO（多输入多输出）天线能够覆盖WLAN（2.4-2.484GHz，5.15-5.35GHz，5.725-5.825GHz）的三个频段。而且该MIMO天线在整个WLAN频段内的隔离度均优于-16dB，体现了非常良好的隔离特性。
需要说明的，整个MIMO天线仅占据尺寸为25mm*50mm*0.8mm这个是整个天线的尺寸的很小的一块体积，加工简单方便，而且能够覆盖WLAN的多个频段，具有非常好的应用前景。另外，天线单元间的耦合主要由天线中的相邻结构单元和接地面的电流所致。当在接地面上引伸出第一寄生地结构和第二寄生地结构的时候，它可以改变接地面的电流，在工作的时候形成谐振，提高了整个天线的隔离度。
另外，第一F型结构、第二F型结构作为主要的高频辐射单元，用来覆盖WLAN的高频段部分。第一寄生地结构和第二寄生地结构作为低频辐射单元和反射单元，可以实现WLAN低频段的覆盖，而且使得该天线能够在整个WLAN频段内的隔离度均优于-16dB，具有非常好的隔离特性。而F形结构和寄生地结构设置的相对位置关系，使的天线在整个频段具有较好隔离效果，具体的，第一F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的从矩形金属片四54和矩形金属片五55形成的空间向下延伸相对应，所述第一F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘。第二F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的从第四矩形金属片64和第五矩形金属片65形成的空间向下延伸相对应，所述第二F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘。
同时，本发明的天线的结构非常紧凑，整体尺寸仅为25mm*50mm*0.8mm，加工简单，性能稳定，具有很高的应用价值。
以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，其特征在于，包括阵元单元，该阵元单元包括两个结构相同且背向的天线单元，所述天线单元包括基板(1)以及设置于基板背面下部的接地板(2)，所述基板(1)和接地板(2)为一体结构，所述基板(1)背面设置有第一寄生地结构(5)、第二寄生地结构(6)；所述基板正面设置有第一F形结构(3)和第二F形结构(4)；所述第一寄生地结构(5)和第二寄生地结构(4)关于基板(1)的中心线对称设置，所述第一F形结构(3)和第二F形结构(4)沿基板的中心线对称设置；
所述第一寄生地结构(5)和第二寄生地结构(6)形成天线单元的低频辐射单元和反射单元；所述第一F形结构(3)和第二F形结构(4)形成天线单元的高频辐射单元；
所述第一寄生地结构包括矩形金属片一（51）、矩形金属片二（52）、矩形金属片三（53）、矩形金属片四（54）、矩形金属片五（55）、矩形金属片六（56）；所述矩形金属片二（52）、矩形金属片三（53）、矩形金属片五（55）和矩形金属片六（56）形成半包围结构；所述第一F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的矩形金属片四(54)和矩形金属片五(55)形成的空间相对应，所述第一F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘；
所述第二寄生地结构包括依次连接的第一矩形金属片（61）、第二矩形金属片（62）、第三矩形金属片（63）、第四矩形金属片（64）、第五矩形金属片（65）和第六矩形金属片（66）；第二矩形金属片（62）、第三矩形金属片（63）、第五矩形金属片（65）和第六矩形金属片（66）形成半包围结构；所述第二F形结构在基板正面所在的位置，与基板背面的第四矩形金属片（64）和第五矩形金属片（65）形成的空间相对应，所述第二F形结构从基板正面向下延伸，直至基板正面的下部边缘。
2.根据权利要求1所述的基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，其特征在于，所述基板(1)正面上还设置有第一基板矩形开槽(7)和第二基板矩形开槽(8)，所述第一基板矩形开槽(7)和第二基板矩形开槽(8)关于基板中心性对称。
3.根据权利要求1所述的基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，其特征在于，所述接地板上设置有接地板矩形开槽结构(9)。
4.根据权利要求2所述的基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，其特征在于，所述第一基板矩形开槽设置于基板正面与所述半包围结构对应的位置处。
5.根据权利要求2所述的基于寄生地结构的高隔离多输入多输出天线，其特征在于，所述第二基板矩形开槽设置于基板正面与所述半包围结构对应的位置处。
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