CN109687127A - 一种高隔离度全向性收发天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高隔离度全向性收发天线，包括两个单极子天线单元以及连接两个单极子天线单元的去耦合网络，所述去耦合网络为设置在介质板正面的传输线以及设置在背面的接地面，所述传输线两端分别连接两个单极子天线单元的馈线部分，传输线在印制板中间构成一个方环。本发明具备良好的收发端口高隔离度特性，工作频率3.2GHz±50MHz，端口隔离度可达45dB以上，并且安装简易，适用于基于测角测距技术的小型机载定位系统。

Description

一种高隔离度全向性收发天线
技术领域
本发明数据全向性收发天线技术，特别是一种高隔离度全向性收发天线。
背景技术
印刷单极子天线具有稳定的辐射特性和良好的全向性能，对无线通信系统非常有吸引力。为了更有效地保证通信质量，在卫星定位、导航等无线通信系统中要求天线具有良好的全向性能，以便能有效地在大角度范围内捕获微弱信号。在对于空间充足的设备来说，只要通过增加天线单元之间的距离，就能够很好的降低天线之间的耦合度，而在对于空间有限并且空间狭小的情况下，与低耦合度的天线的设计要求形成了一个矛盾。在多天线系统的设计中，天线单元的类型、数目以及摆放的位置能够影响到他们之间的耦合程度。这种互耦合的存在使得天线单元之间的相关度增加，从而影响了天线的效率，到头还是会造成系统性能的降低。因此，天线单元之间的去耦合技术是收发天线系统中的一项关键性技术。
文献1(ISAAC,Ayman Abbosh,et al.Isolation enhancement between twovertical monopole antennas using two printed strips.In:Antennas andPropagation&USNC/URSI National Radio Science Meeting,2017IEEE InternationalSymposium on.IEEE,2017.p.2277-2278.)提出了一种基于超材料去耦合结构的两个竖直放置的单极子天线，超材料去耦合作为一种新型的去耦合方法，在辐射单元间距较近时有理想的效果。文中通过将一个蚀刻去耦合网络的超材料基板放置于两个直立的单极子天线单元之间，实现天线单元间的去耦合效果。但其碍于剖面过大，难以运用到航空航天、导弹等对尺寸剖面要求严格的应用领域。
文献2(A.Alfakhri,M.A.Ashraf,A.Alasaad and S.Alshebeili,Design andanalysis of compact size dual polarised ultra wideband MIMO antennas withsimple decoupling structure,2016 21st International Conference on Microwave,Radar and Wireless Communications(MIKON),Krakow,2016,pp.1-4.)提出了一种基于超宽带技术的四馈印刷单极子天线。通过在四个馈电端口中间加入十字形去耦合网络结构，提高端口之间的隔离度。该方法在整个工作频带内有一定的去耦合效果，但是只对于窄带来说，去耦合效果不够明显，无法运用到相应的技术领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高隔离度全向性收发天线。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高隔离度全向性收发天线，包括两个单极子天线单元以及连接两个单极子天线单元的去耦合网络，所述去耦合网络为设置在介质板正面的传输线以及设置在背面的接地面，所述传输线两端分别连接两个单极子天线单元的馈线部分，传输线在印制板中间构成一个方环。
优选地，所述两个单极子天线单元相同，均包括天线介质板、设置在天线介质板一面的圆形贴片单元、设置在天线介质板另一面下部的矩形接地面、天线金属地板以及SMA射频母座，所述天线金属地板设置在天线介质板底部与矩形接地面连接，所述SMA射频母座设置在天线金属地板下方，SMA射频母座的探针通过圆形贴片单元下端的微带馈线与圆形贴片连接。
优选地，所述天线介质板边长Wa1＝40mm，高度Ha1＝35mm。
优选地，所述圆形贴片单元直径Dp＝20mm，下端馈线宽度Wf＝2.1mm，高度Ha1＝8mm，所述矩形接地面高度Hb1＝10mm。
优选地，所述天线介质板通过直角型固定件固定在天线金属地板上，所述天线金属地板长W3＝50mm，宽D3＝20mm，厚T3＝3mm，天线金属地板预留SMA射频母座探针孔、SMA射频母座安装孔以及和直角型固定件匹配的安装孔，所述探针孔位位于金属地板中心，直径0.4mm。
优选地，所述接地面为设置在介质板上的覆铜面，高度Hb2＝2.1mm。
优选地，所述传输线方环的宽度Wd＝22mm，高度Hd＝4.4mm，传输线的线宽Dd＝0.3mm。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明提出的辐射天线单元和去耦合网络集成在同一个介质基板上，结构简单，加工方便；(2)本发明提出的去耦合网络与天线的馈线直接相连，且延伸出了匹配枝节结构，使得天线获得良好的去耦合效果的同时，阻抗匹配不会有严重恶化；(3)工作频率3.2GHz±50MHz，端口隔离度可达45dB以上；(4)本发明天线介质板和SMA射频座的金属探针直接焊接，整体的安装和拆卸简单易行。
下面结合附图对本发明进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明高隔离度全向性收发天线结构图，其中图(a)为整体三维半透视图，图(b)为印制有单极子天线单元和去耦合网络的介质板正视图，(c)为为印制有单极子天线单元和去耦合网络的介质板后视图，图(d)为底面视图。
图2为本发明高隔离度全向性收发天线两个端口的频率(Freq)—反射系数(S11)曲线
图3为本发明高隔离度全向性收发天线端口之间的频率(Freq)—传输系数(S21)曲线。
图4为本发明高隔离度全向性收发天线的方位维辐射方向图，横坐标为天线的方位维角度(Phi)，纵坐标为天线的增益(Gain)。
具体实施方式
一种高隔离度全向性收发天线，包括两个单极子天线单元以及连接两个单极子天线单元的去耦合网络，所述去耦合网络为设置在介质板正面的传输线以及设置在背面的接地面，所述传输线两端分别连接两个单极子天线单元的馈线部分，传输线在印制板中间构成一个方环。
进一步的实施例中，所述两个单极子天线单元相同，均包括天线介质板、设置在天线介质板一面的圆形贴片单元、设置在天线介质板另一面下部的矩形接地面、天线金属地板以及SMA射频母座，所述天线金属地板设置在天线介质板底部与矩形接地面连接，所述SMA射频母座设置在天线金属地板下方，SMA射频母座的探针通过圆形贴片单元下端的微带馈线与圆形贴片连接。
进一步的实施例中，所述天线介质板边长Wa1＝40mm，高度Ha1＝35mm。
进一步的实施例中，所述圆形贴片单元直径Dp＝20mm，下端馈线宽度Wf＝2.1mm，高度Ha1＝8mm，所述矩形接地面高度Hb1＝10mm。
进一步的实施例中，所述天线介质板通过直角型固定件固定在天线金属地板上，所述天线金属地板长W3＝50mm，宽D3＝20mm，厚T3＝3mm，天线金属地板预留SMA射频母座探针孔、SMA射频母座安装孔以及和直角型固定件匹配的安装孔，所述探针孔位位于金属地板中心，直径0.4mm。
进一步的实施例中，所述接地面为设置在介质板上的覆铜面，高度Hb2＝2.1mm。
进一步的实施例中，所述传输线方环的宽度Wd＝22mm，高度Hd＝4.4mm，传输线的线宽Dd＝0.3mm。
本发明的工作原理为：
两个单极子天线单元底部安装有SMA射频母座，一个作为信号发射端，一个作为信号接收端。天线通过直角型固定件和螺栓螺母与金属地板固定，去耦合网络结构直接蚀刻在两个天线单元中间的介质板上。去耦合网络减小了天线单元之间表面耦合，提高了天线单元间的隔离度，而延伸出的匹配枝节重新调节了天线端口的阻抗匹配，使得天线获得良好了阻抗匹配性能。
下面结合实施例对本发明的具体装置的细节及工作情况进行细化说明。
实施例1
天线的整体结构尺寸为158mm(长度)*20mm(宽度)*50mm(高度)。
如图1所示，本发明的一种高隔离度全向性收发天线，包括两个单极子天线单元以及连接两个单极子天线单元的去耦合网络，所述去耦合网络为设置在介质板正面的传输线以及设置在背面的接地面，所述传输线两端分别连接两个单极子天线单元的馈线部分，传输线在印制板中间构成一个方环。两个单极子天线单元相同，均包括天线介质板、设置在天线介质板一面的圆形贴片单元、设置在天线介质板另一面下部的矩形接地面、天线金属地板以及SMA射频母座，天线金属地板设置在天线介质板底部与矩形接地面连接，SMA射频母座设置在天线金属地板下方，SMA射频母座的探针通过圆形贴片单元下端的微带馈线与圆形贴片连接。天线介质板边长Wa1＝40mm，高度Ha1＝35mm。圆形贴片单元直径Dp＝20mm，下端馈线宽度Wf＝2.1mm，高度Ha1＝8mm，所述矩形接地面高度Hb1＝10mm。天线介质板通过直角型固定件固定在天线金属地板上，所述天线金属地板长W3＝50mm，宽D3＝20mm，厚T3＝3mm，天线金属地板预留SMA射频母座探针孔、SMA射频母座安装孔以及和直角型固定件匹配的安装孔，所述探针孔位位于金属地板中心，直径0.4mm。接地面为设置在介质板上的覆铜面，高度Hb2＝2.1mm。传输线方环的宽度Wd＝22mm，高度Hd＝4.4mm，传输线的线宽Dd＝0.3mm。
如图2所示，本发明的一种高隔离度全向性收发天线，在工作频带3.15GHz～3.25GHz之间，反射系数S11低于-10dB，带宽完全能满足天线性能要求。
如图3所示，本发明的一种高隔离度全向性收发天线，天线在工作频带3.2GHz±0.05GHz内S21＜-34dB，而在中心频率3.2GHz时可达-46dB。
如图4所示，本发明的一种高隔离度全向性收发天线，天线工作在3.2GHz频点处增益0.5dBi，全向性满足天线性能要求。

Claims (7)

1.一种高隔离度全向性收发天线，其特征在于，包括两个单极子天线单元以及连接两个单极子天线单元的去耦合网络，所述去耦合网络为设置在介质板正面的传输线以及设置在背面的接地面，所述传输线两端分别连接两个单极子天线单元的馈线部分，传输线在印制板中间构成一个方环。
2.根据权利要求1所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述两个单极子天线单元相同，均包括天线介质板[1]、设置在天线介质板[1]一面的圆形贴片单元[2]和微带馈线[3]、设置在天线介质板[1]另一面下部的矩形接地面[4]、天线金属地板[5]以及SMA射频母座[6]，所述天线金属地板[5]设置在天线介质板[1]底部与矩形接地面[4]连接，所述SMA射频母座[6]设置在天线金属地板[5]下方，SMA射频母座[6]的探针通过圆形贴片单元[2]下端的微带馈线与圆形贴片连接。
3.根据权利要求2所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述天线介质板[1]边长Wa1＝40mm，高度Ha1＝35mm。
4.根据权利要求2所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述圆形贴片单元[2]直径Dp＝20mm，下端馈线宽度Wf＝2.1mm，高度Ha1＝8mm，所述矩形接地面[4]高度Hb1＝10mm。
5.根据权利要求2所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述天线介质板[1]通过直角型固定件[7]固定在天线金属地板[5]上，所述天线金属地板[5]长W3＝50mm，宽D3＝20mm，厚T3＝3mm，天线金属地板[5]预留SMA射频母座[6]探针孔、SMA射频母座[6]安装孔以及和直角型固定件匹配的安装孔，所述探针孔位位于金属地板中心，直径0.4mm。
6.根据权利要求1所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述去耦合网络接地面[8]为设置在介质板上的覆铜面，高度Hb2＝2.1mm。
7.根据权利要求1所述的高隔离度全向性收发天线，其特征在于，所述去耦合网络传输线[9]方环的宽度Wd＝22mm，高度Hd＝4.4mm，传输线的线宽Dd＝0.3mm。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360787A2 (en) * 2009-11-30 2011-08-24 Funai Electric Co., Ltd. Multi-antenna apparatus
CN103138048A (zh) * 2011-12-05 2013-06-05 Nxp股份有限公司 多波段天线
CN106876925A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种基于矩形槽中和线的mimo天线
CN108565535A (zh) * 2017-11-22 2018-09-21 天津津航计算技术研究所 一种具有高频陷波特性的低风阻异形单极超宽带天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2360787A2 (en) * 2009-11-30 2011-08-24 Funai Electric Co., Ltd. Multi-antenna apparatus
CN103138048A (zh) * 2011-12-05 2013-06-05 Nxp股份有限公司 多波段天线
CN106876925A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种基于矩形槽中和线的mimo天线
CN108565535A (zh) * 2017-11-22 2018-09-21 天津津航计算技术研究所 一种具有高频陷波特性的低风阻异形单极超宽带天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALEXANDER GEIBLER等: "MIMO Efficiency of a LTE Terminal Considering Realistic Antenna Models", 《2009 INTERNATIONAL ITG WORKSHOP ON SMART ANTENNAS》 *

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