CN113300105B - 一种高隔离度的超宽带多入多出天线 - Google Patents

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Abstract

一种高隔离度的超宽带多入多出天线，包括介质基板和接地板，所述的介质基板上层印制有辐射贴片，辐射贴片是由两个对称并列的超宽带单极子天线构成，每个超宽带单极子天线均包括一个圆形贴片和与圆形贴片相连的一条微带馈线，微带馈线的端部与介质基板的下边沿齐平，介质基板的下层贴有接地板，接地板上部中间、位于两个超宽带单极子天线之间的位置处刻蚀有槽缝，槽缝是由两个对称的L型的矩形槽和一个圆形槽构成，2个矩形槽的L型横向部分与圆形槽相连通，圆形槽内置有金属圆盘；本发明结构简单，易生产制作，成本低，在超宽带频率范围内具有较高的隔离度，适用于WLAN、5G(sub 6 GHz频段)和卫星通信等，有显著的社会和经济效益。

Description

一种高隔离度的超宽带多入多出天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种高隔离度的超宽带多入多出天线。
背景技术
宽带天线系统由于其高数据传输能力、易于制造和成本低等优点，在无线和移动通信的使用方面得到了广泛的关注。美国联邦通信委员会(FCC)在2002年为超宽带（UWB，Ultra-wideband）应用保留了3.1GHz至10.6GHz的频率范围。超宽带系统由于传输功率低、频谱宽，具有功耗低、信号抗干扰能力强等优点。然而，多径衰落对超宽带系统的效率和可靠性有很大的影响。为了克服这一问题，提高超宽带系统的性能，引入了多入多出（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）技术。MIMO是一种非常有效和可靠的技术，适用于现代无线通信系统，如WLAN、4G和5G通信。由于MIMO技术涉及多个天线，需要更多的空间来实现它，因此在移动终端和基站上，为了美观和节省空间，紧凑的MIMO结构的要求显著提高。
随着UWB-MIMO天线的尺寸变得越来越紧凑，天线单元之间更强的相互耦合将导致信号相关性更加增加并降低MIMO系统的总效率。有结果显示，空间相关性和接收信噪比（Signal Noise Ratio，SNR）均受天线单元之间的相互耦合影响。近年来，针对UWB-MIMO天线提出了减少相互耦合的各种方法。尽管某些方案可以有效地改善天线单元之间的隔离度，但是这些去耦结构大多数只适用在窄频带内工作，无法提高天线在整个超宽带频带上的隔离度，因此，如何提供一种结构紧凑的MIMO天线，用于提高UWB-MIMO天线在整个频带内的隔离度，是需要认真解决的技术问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高隔离度的超宽带多入多出天线，可有效解决现有天线在超宽带频带上的隔离度低的问题。
为实现上述目的，本发明解决的技术方案是，一种高隔离度的超宽带多入多出天线，包括介质基板和接地板，所述的介质基板上层印制有辐射贴片，辐射贴片是由两个对称并列的超宽带单极子天线构成，每个超宽带单极子天线均包括一个圆形贴片和与圆形贴片相连的一条微带馈线，微带馈线的端部与介质基板的下边沿齐平，介质基板的下层贴有接地板，接地板上部中间、位于两个超宽带单极子天线之间的位置处刻蚀有槽缝，槽缝是由两个对称的L型的矩形槽和一个圆形槽构成，2个矩形槽的L型横向部分与圆形槽相连通，圆形槽内置有金属圆盘。
本发明结构简单，易生产制作，成本低，在超宽带频率范围内具有较高的隔离度，适用于WLAN、5G (sub 6 GHz频段)和卫星通信等，有显著的社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明结构俯视图。
图2是本发明结构正（前）视图。
图3是本发明设置槽缝和未设置槽缝的仿真结果曲线图；
其中，S11为回波损耗，S21为插入损耗。
图4是本发明设置槽缝和未设置槽缝的接地板上的电流分布图；
其中，（a）为未设置缺陷地的电流分布图，（b）为设置缺陷地后的电流分布图。
具体实施方式
以下结合附图和具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。
结合附图给出，一种高隔离度的超宽带多入多出天线，包括介质基板和接地板，所述的介质基板2上层印制有辐射贴片，辐射贴片是由两个对称并列的超宽带单极子天线1构成，每个超宽带单极子天线1均包括一个圆形贴片101和与圆形贴片101相连的一条微带馈线102，微带馈线102的端部与介质基板2的下边沿齐平，介质基板2的下层贴有接地板3，接地板3上部中间、位于两个超宽带单极子天线1之间的位置处刻蚀有槽缝，槽缝是由两个对称的L型的矩形槽4和一个圆形槽5构成，2个矩形槽4的L型横向部分与圆形槽5相连通，圆形槽5内置有金属圆盘6。
为保证更好的实施效果，所述的介质基板2的厚度为0.8mm，相对介电常数为4.3，损耗角正切为0.025的FR4介质基板。
所述的圆形贴片101的半径为7-8mm，两个圆形贴片101之间的距离g为2-2.4mm，圆形贴片101距离接地板3下边沿的距离lc1为25-26 mm。
所述的微带馈线101为阻抗50Ω的微带馈线，其宽度wf为1.5-1.6 mm。
所述的介质基板2的长和宽分别为34-36 mm和32-34 mm，接地板3的长度与介质基板2长度相同，接地板3的宽度为15-18mm，接地板3的下边沿与介质基板2的下边沿齐平。
所述的金属圆盘6靠近圆形槽5的上部边缘，圆形槽5的圆心与金属圆盘6的圆心在同一垂直线上，圆形槽5的半径为2.5-3.5mm，金属圆盘6的半径为1-2mm，圆形槽5的圆心距离接地板3下边沿的距离为9-10mm。
所述的矩形槽4的上边沿与接地板3的上边沿齐平，矩形槽4与圆形槽5两侧中心处相连通，矩形槽4的宽度为1-1.5mm。
所述的超宽带单极子天线1和接地板3均为铜、铝、银或金制成的金属贴片。
本发明在具体实施时，经实地实验和测试，效果非常好，具体试验资料如下。
天线印刷在厚度hsub=0.8mm的FR4介质基板2上，其相对介电常数为4.3，损耗角正切为0.025，长和宽分别为35 mm和33mm。两个超宽带单极子天线1之间的间隙g为2.2 mm。圆形贴片101的半径为7.4 mm。微带馈线的宽度wf为1.58 mm，其特征阻抗为50Ω，圆形贴片101的圆心到接地板3下边沿的间隙lc1为25.3 mm。接地板3采用部分地的形式，尺寸为：L=35 mm，Wg=17 mm。为了改善MIMO天线的隔离度，在超宽带MIMO天线的接地板上刻蚀了槽缝，矩形槽L型竖向部分的长度ln为7.1 mm，宽度wn为1.3mm，圆形槽5的半径为3mm，圆形槽5内的金属圆盘6的半径为1.5mm，圆形槽5的圆心到接地板3下边沿的距离为9.6mm，金属圆盘6的圆心到接地板3下边沿的距离为11mm。
接地板3上未设置缺陷地（即槽缝）和设置缺陷地的仿真结构如图3所示，由图3可以清楚的看出，设置缺陷地之后，天线端口之间的隔离度在整个工作频带内都有明显的改善，当f=6.2GHz时，未设置缺陷地和设置缺陷地后，接地板3上的电流分布如图4所示，从图4可以看出设置缺陷地之后，改变了天线接地板上的电流分布，MIMO天线端口之间的耦合电流明显降低了。
要指出的是，上述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或者修饰为等同变化的等效实施例，均落在本发明的保护范围内。
本发明结构简单，易生产制作，成本低，在超宽带频率范围内具有较高的隔离度，在4 ~ 10 GHz的宽频带内，适合用于WLAN、5G (sub 6 GHz频段)和卫星通信等，应用范围广，是超宽带多入多出天线上的创新，有显著的社会和经济效益。

Claims (7)

1.一种高隔离度的超宽带多入多出天线，包括介质基板和接地板，其特征在于，所述的介质基板（2）上层印制有辐射贴片，辐射贴片是由两个对称并列的超宽带单极子天线（1）构成，每个超宽带单极子天线（1）均包括一个圆形贴片（101）和与圆形贴片（101）相连的一条微带馈线（102），微带馈线（102）的端部与介质基板（2）的下边沿齐平，介质基板（2）的下层贴有接地板（3），接地板（3）上部中间、位于两个超宽带单极子天线（1）之间的位置处刻蚀有槽缝，槽缝是由两个开口相对的且对称的L型的矩形槽（4）和一个圆形槽（5）构成，其中，圆形槽（5）在两个对称的L型的矩形槽（4）之间，2个矩形槽（4）的L型横向部分与圆形槽（5）相连通，圆形槽（5）内置有金属圆盘（6），金属圆盘（6）与上方的金属相连接；
所述的介质基板（2）的长和宽分别为34-36 mm和32-34 mm，接地板（3）的长度与介质基板（2）长度相同，接地板（3）的宽度为15-18mm，接地板（3）的下边沿与介质基板（2）的下边沿齐平；矩形槽（4）的上边沿与接地板（3）的上边沿齐平。
2.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的介质基板（2）的厚度为0.8mm，相对介电常数为4.3，损耗角正切为0.025的FR4介质基板。
3.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的圆形贴片（101）的半径为7-8mm，两个圆形贴片（101）之间的距离g为2-2.4mm，圆形贴片（101）距离接地板（3）下边沿的距离lc1为25-26 mm。
4.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的微带馈线（102）为阻抗50Ω的微带馈线，其宽度wf为1.5-1.6 mm。
5.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的金属圆盘（6）靠近圆形槽（5）的上部边缘，圆形槽（5）的圆心与金属圆盘（6）的圆心在同一垂直线上，圆形槽（5）的半径为2.5-3.5mm，金属圆盘（6）的半径为1-2mm，圆形槽（5）的圆心距离接地板（3）下边沿的距离为9-10mm。
6.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的矩形槽（4）与圆形槽（5）两侧中心处相连通，矩形槽（4）的宽度为1-1.5mm。
7.根据权利要求1所述的高隔离度的超宽带多入多出天线，其特征在于，所述的超宽带单极子天线（1）和接地板（3）均为铜、铝、银或金制成的金属贴片。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7061442B1 (en) * 2005-02-05 2006-06-13 Industrial Technology Research Institute Ultra-wideband antenna
CN102714908A (zh) * 2009-12-18 2012-10-03 勒克西姆公司 具有介电常数稳定的可调谐频率电介质波导的等离子体灯
CN104638369A (zh) * 2014-12-25 2015-05-20 中国电子科技集团公司第七研究所 一种超宽带半切圆形缝隙mimo天线
KR101607396B1 (ko) * 2014-10-16 2016-03-29 한양대학교 산학협력단 격리도 향상을 위한 안테나 장치
CN208299009U (zh) * 2018-05-17 2018-12-28 华南理工大学 一种用于可穿戴设备的滤波天线
CN209786198U (zh) * 2019-05-20 2019-12-13 西安邮电大学 一种顺序旋转馈电的圆极化微带阵列天线
CN111293432A (zh) * 2020-03-19 2020-06-16 上海电力大学 可用于WLAN/WiMAX/5G的三频二元MIMO天线
CN211578970U (zh) * 2020-03-31 2020-09-25 合肥师范学院 一种高隔离度微带四元mimo天线阵列
CN111969312A (zh) * 2020-08-14 2020-11-20 中国人民解放军空军工程大学 一种天线阵列

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6369770B1 (en) * 2001-01-31 2002-04-09 Tantivy Communications, Inc. Closely spaced antenna array
GB0302818D0 (en) * 2003-02-07 2003-03-12 Antenova Ltd Multiple antenna diversity on mobile telephone handsets, PDAs and other electrically small radio platforms
US7969362B2 (en) * 2007-10-15 2011-06-28 Joinsoon Electronic Manufacturing Co., Ltd. Super wide bandwidth coupling antenna
WO2013082665A1 (en) * 2011-12-07 2013-06-13 Monash University Rfid and apparatus and methods therefor
CN102683824A (zh) * 2012-05-22 2012-09-19 浙江大学 一种新型的小型多输入多输出天线
US9331397B2 (en) * 2013-03-18 2016-05-03 Apple Inc. Tunable antenna with slot-based parasitic element
JP2016127481A (ja) * 2015-01-06 2016-07-11 株式会社東芝 偏波共用アンテナ
DE102015003358A1 (de) * 2015-03-16 2016-09-22 Kathrein-Werke Kg Antenne mit drehfähigem Strahler
EP3176547B1 (en) * 2015-12-02 2018-09-19 Siemens Aktiengesellschaft Housing part for a measurement device having a microwave-permeable glass or ceramic window
CN106876921A (zh) * 2015-12-10 2017-06-20 哈尔滨黑石科技有限公司 一种紧凑型高度隔离的mimo天线
CN106299602A (zh) * 2016-08-24 2017-01-04 重庆大学 超宽带平面单极子天线阵列、通信器件和终端设备
CN206541930U (zh) * 2017-03-22 2017-10-03 安徽大学 小型化缺陷地环状超宽带mimo天线
US10256549B2 (en) * 2017-04-03 2019-04-09 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Compact size, low profile, dual wideband, quasi-yagi, multiple-input multiple-output antenna system

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7061442B1 (en) * 2005-02-05 2006-06-13 Industrial Technology Research Institute Ultra-wideband antenna
CN102714908A (zh) * 2009-12-18 2012-10-03 勒克西姆公司 具有介电常数稳定的可调谐频率电介质波导的等离子体灯
KR101607396B1 (ko) * 2014-10-16 2016-03-29 한양대학교 산학협력단 격리도 향상을 위한 안테나 장치
CN104638369A (zh) * 2014-12-25 2015-05-20 中国电子科技集团公司第七研究所 一种超宽带半切圆形缝隙mimo天线
CN208299009U (zh) * 2018-05-17 2018-12-28 华南理工大学 一种用于可穿戴设备的滤波天线
CN209786198U (zh) * 2019-05-20 2019-12-13 西安邮电大学 一种顺序旋转馈电的圆极化微带阵列天线
CN111293432A (zh) * 2020-03-19 2020-06-16 上海电力大学 可用于WLAN/WiMAX/5G的三频二元MIMO天线
CN211578970U (zh) * 2020-03-31 2020-09-25 合肥师范学院 一种高隔离度微带四元mimo天线阵列
CN111969312A (zh) * 2020-08-14 2020-11-20 中国人民解放军空军工程大学 一种天线阵列

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
具有高隔离度的双陷波超宽带多入多出天线;王丽黎;《强激光与粒子束》;20200630;全文 *
梯形接地板结构超宽带天线设计;魏晓玉等;《电视技术》;20140102(第01期);全文 *
毫米波平面矩形槽天线的圆极化研究;吴慧娴等;《微波学报》;20120615;全文 *

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