CN115117605A - 一种高性能小尺寸的mimo天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高性能小尺寸的MIMO天线，涉及天线技术领域。该高性能小尺寸的MIMO天线，包括路由器主壳体、2.4G天线机构与5G天线机构，所述路由器主壳体后侧左部与中右部输入端均设置有一组2.4G天线机构，所述路由器主壳体后侧中左部与右部输入端均设置有一组5G天线机构。通过一型倒相器和同轴馈线一组成，通过一型辐射臂一与一型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前2.4G天线最大增益能到4dBi，二型辐射臂六，二型倒相器一，二型倒相器二以及同轴馈线二组成，通过二型辐射臂一与二型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前5G天线最大增益能到6.5dBi。

Description

一种高性能小尺寸的MIMO天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体为一种高性能小尺寸的MIMO天线。
背景技术
目前市面上大部分路由器都是2*2和4*4、8*8的多天线模式，MIMO技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量，路由器是连接两个或多个网络的硬件设备，在网络间起网关的作用，是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备，MIMO技术是新一代移动通信系统中的关键技术，它能够在不增加带宽和发射功率的情况下成倍提高系统容量和传输速率，广泛的被认为是LTE和4G的核心技术之一。
目前存在的缺点有，一是整体外观尺寸偏大成本高，二是能在更小尺寸的情况下设计出满足性能要求的天线，由于MIMO系统采用多天线，不仅天线之间会产生干扰，还会对其它移动终端环境产生较强的辐射干扰，由于移动通信设备尺寸日益减小，对天线小型化的要求也逐渐提高，因此，小尺寸、多频带、宽频带的单元天线以及良好的隔离效果是MIMO设计中的难点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高性能小尺寸的MIMO天线，解决了现有路由器小尺寸、多频带﹑宽频带并且隔离效果良好的天线设计困难的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高性能小尺寸的MIMO天线，包括路由器主壳体、2.4G天线机构与5G天线机构，所述路由器主壳体后侧左部与中右部输入端均设置有一组2.4G天线机构，所述路由器主壳体后侧中左部与右部输入端均设置有一组5G天线机构；
所述5G天线机构包括5G天线壳、二型辐射臂一、同轴馈线二、二型辐射臂二、二型辐射臂三、二型倒相器一、二型辐射臂四、二型辐射臂五、二型倒相器二与二型辐射臂六，所述5G天线壳内部右侧设置有二型辐射臂一，所述二型辐射臂一内部输入端固定连接同轴馈线二，所述同轴馈线二左侧输出端固定连接二型辐射臂二的右侧输入端，所述二型辐射臂二的左侧输出端固定连接二型倒相器一的右侧输入端，所述二型倒相器一的左侧输出端固定连接二型辐射臂四的右侧输入端，所述二型辐射臂四的左侧输出端固定连接二型辐射臂五的右侧输入端，所述二型辐射臂五的左侧输出端固定连接二型倒相器二的右侧输入端，所述二型倒相器二的左侧输出端固定连接二型辐射臂六的右侧输入端。
优选的，所述2.4G天线机构包括2.4G天线壳、一型辐射臂一、同轴馈线一、一型辐射臂二、一型辐射臂三、一型倒相器与一型辐射臂四，所述2.4G 天线壳内侧壁中右部固定连接一型辐射臂一，所述一型辐射臂一内部固定连接同轴馈线一，所述2.4G天线壳内侧壁中部固定连接一型辐射臂二，所述一型辐射臂二的左侧输出端固定连接一型辐射臂三右侧输入端，所述2.4G天线壳内侧壁中左部固定连接一型倒相器，所述一型辐射臂三左侧输入端固定连接一型辐射臂四右侧输出端。
优选的，所述二型辐射臂六的左侧输出入固定连接路由器主壳体的输入端。
优选的，所述路由器主壳体的尺寸为200*120*25mm。
优选的，所述5G天线壳与2.4G天线壳的尺寸为120*20*5mm。
优选的，所述5G天线壳与2.4G天线壳的内侧壁尺寸为107*13*0.6mm。
优选的，所述一型辐射臂二右侧输入端固定连接同轴馈线一左侧输出端，所述一型倒相器的右侧输入端固定连接一型辐射臂三左侧输出端，所述一型辐射臂四的左侧输出端连接路由器主壳体的后侧输入端。
优选的，所述2.4G天线机构与5G天线机构均设置有两组，两组所述2.4G 天线机构与5G天线机构均匀交叉固定连接在路由器主壳体的后侧输入端上。
工作原理：通过2根2.4G和2根5G的高性能小尺寸WIFI天线组成MIMO，主要组成部分是路由器本体，天线壳体以及天线本体，路由器本体尺寸是 200*120*25mm，天线壳体尺寸是120*20*5mm，天线本体尺寸是107*13*0.6mm， 2.4G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖2.4G-2.5G，在天线设计上主要由一型辐射臂一，一型辐射臂二，一型辐射臂三，一型辐射臂四，一型倒相器和同轴馈线一组成，通过一型辐射臂一与一型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前2.4G天线最大增益能到 4dBi，通过增加的5G天线机构，5G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖5.15G-5.85G，在天线设计上主要由二型辐射臂一，二型辐射臂二，二型辐射臂三，二型辐射臂四，二型辐射臂五，二型辐射臂六，二型倒相器一，二型倒相器二以及同轴馈线二组成，通过二型辐射臂一与二型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前5G天线最大增益能到6.5dBi。
本发明提供了一种高性能小尺寸的MIMO天线。具备以下有益效果：
1、本发明通过增加的2.4G天线机构，2.4G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖2.4G-2.5G，在天线设计上主要由一型辐射臂一，一型辐射臂二，一型辐射臂三，一型辐射臂四，一型倒相器和同轴馈线一组成，通过一型辐射臂一与一型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前2.4G天线最大增益能到4dBi。
2、本发明通过增加的5G天线机构，5G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖5.15G-5.85G，在天线设计上主要由二型辐射臂一，二型辐射臂二，二型辐射臂三，二型辐射臂四，二型辐射臂五，二型辐射臂六，二型倒相器一，二型倒相器二以及同轴馈线二组成，通过二型辐射臂一与二型辐射臂二同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前5G天线最大增益能到6.5dBi，实现了路由器尺寸减少的前提下，功率增益。
附图说明
图1为本发明的路由器主体等轴测示意图；
图2为本发明的2.4G天线机构结构示意图；
图3为本发明的5G天线机构结构示意图；
图4为本发明的2.4G天线S11架构示意图；
图5为本发明的2.4G天线S11参数表格示意图；
图6为本发明的2.4G天线无源数据示意图；
图7为本发明的5G天线S11架构示意图；
图8为本发明的5G天线S11参数表格示意图；
图9为本发明的5G天线无源数据示意图；
图10为本发明的天线隔离度架构示意图。
其中，1、路由器主壳体；2、2.4G天线机构；3、5G天线机构；201、2.4G 天线壳；202、一型辐射臂一；203、同轴馈线一；204、一型辐射臂二；205、一型辐射臂三；206、一型倒相器；207、一型辐射臂四；301、5G天线壳；302、二型辐射臂一；303、同轴馈线二；304、二型辐射臂二；305、二型辐射臂三； 306、二型倒相器一；307、二型辐射臂四；308、二型辐射臂五；309、二型倒相器二；310、二型辐射臂六。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种高性能小尺寸的MIMO天线，包括路由器主壳体1、2.4G天线机构2与5G天线机构3，路由器主壳体1后侧左部与中右部输入端均设置有一组2.4G天线机构2，路由器主壳体1后侧中左部与右部输入端均设置有一组5G天线机构3；
5G天线机构3包括5G天线壳301、二型辐射臂一302、同轴馈线二303、二型辐射臂二304、二型辐射臂三305、二型倒相器一306、二型辐射臂四307、二型辐射臂五308、二型倒相器二309与二型辐射臂六310，5G天线壳301内部右侧设置有二型辐射臂一302，二型辐射臂一302内部输入端固定连接同轴馈线二303，同轴馈线二303左侧输出端固定连接二型辐射臂二304的右侧输入端，二型辐射臂二304的左侧输出端固定连接二型倒相器一306的右侧输入端，二型倒相器一306的左侧输出端固定连接二型辐射臂四307的右侧输入端，二型辐射臂四307的左侧输出端固定连接二型辐射臂五308的右侧输入端，二型辐射臂五308的左侧输出端固定连接二型倒相器二309的右侧输入端，二型倒相器二309的左侧输出端固定连接二型辐射臂六310的右侧输入端，二型辐射臂六310的左侧输出入固定连接路由器主壳体1的输入端，通过增加的5G天线机构，5G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖5.15G-5.85G，在天线设计上主要由二型辐射臂一302，二型辐射臂二304，二型辐射臂三305，二型辐射臂四307，二型辐射臂五308，二型辐射臂六310，二型倒相器一306，二型倒相器二309以及同轴馈线二303组成，通过二型辐射臂一302与二型辐射臂二304同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前5G天线最大增益能到6.5dBi。
2.4G天线机构2包括2.4G天线壳201、一型辐射臂一202、同轴馈线一 203、一型辐射臂二204、一型辐射臂三205、一型倒相器206与一型辐射臂四207，2.4G天线壳201内侧壁中右部固定连接一型辐射臂一202，一型辐射臂一202内部固定连接同轴馈线一203，2.4G天线壳201内侧壁中部固定连接一型辐射臂二204，一型辐射臂二204的左侧输出端固定连接一型辐射臂三205右侧输入端，2.4G天线壳201内侧壁中左部固定连接一型倒相器206，一型辐射臂三205左侧输入端固定连接一型辐射臂四207右侧输出端，一型辐射臂二204右侧输入端固定连接同轴馈线一203左侧输出端，一型倒相器206 的右侧输入端固定连接一型辐射臂三205左侧输出端，一型辐射臂四207的左侧输出端连接路由器主壳体1的后侧输入端，2.4G天线主要由FR4板材与同轴线组成，天线频段覆盖2.4G-2.5G，在天线设计上主要由一型辐射臂一 202，一型辐射臂二204，一型辐射臂三205，一型辐射臂四207，一型倒相器 206和同轴馈线一203组成，通过一型辐射臂一202与一型辐射臂二204同轴馈电的方式组成天线阵，达到天线高增益的目的，目前2.4G天线最大增益能到4dBi。
2.4G天线机构2与5G天线机构3均设置有两组，两组2.4G天线机构2 与5G天线机构3均匀交叉固定连接在路由器主壳体1的后侧输入端上；路由器主壳体1的尺寸为200*120*25mm；5G天线壳301与2.4G天线壳201的尺寸为120*20*5mm；5G天线壳301与2.4G天线壳201的内侧壁尺寸为 107*13*0.6mm，通过2根2.4G和2根5G的高性能小尺寸WIFI天线组成MIMO，主要组成部分是路由器本体，天线壳体以及天线本体。
2.4G天线S11参数、天线无源数据如下图4、图5与图6所示：
5G天线S11参数、天线无源数据如图7、图8与图9所示；
天线隔离度如图10所示；
结论：通过以上数据可以看出天线回波损耗小于－10dB、驻波比小于2.0，天线隔离度小于－25dB，2.4G天线最大增益4dDi、5G天线最大增益6.5dDi， 2.4G天线频段内效率大于70％、5G天线频段内效率大于60％，水平方向上的H 面的不圆度小于5，天线各项性能参数满足设计要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高性能小尺寸的MIMO天线，包括路由器主壳体(1)、2.4G天线机构(2)与5G天线机构(3)，其特征在于：所述路由器主壳体(1)后侧左部与中右部输入端均设置有一组2.4G天线机构(2)，所述路由器主壳体(1)后侧中左部与右部输入端均设置有一组5G天线机构(3)；
所述5G天线机构(3)包括5G天线壳(301)、二型辐射臂一(302)、同轴馈线二(303)、二型辐射臂二(304)、二型辐射臂三(305)、二型倒相器一(306)、二型辐射臂四(307)、二型辐射臂五(308)、二型倒相器二(309)与二型辐射臂六(310)，所述5G天线壳(301)内部右侧设置有二型辐射臂一(302)，所述二型辐射臂一(302)内部输入端固定连接同轴馈线二(303)，所述同轴馈线二(303)左侧输出端固定连接二型辐射臂二(304)的右侧输入端，所述二型辐射臂二(304)的左侧输出端固定连接二型倒相器一(306)的右侧输入端，所述二型倒相器一(306)的左侧输出端固定连接二型辐射臂四(307)的右侧输入端，所述二型辐射臂四(307)的左侧输出端固定连接二型辐射臂五(308)的右侧输入端，所述二型辐射臂五(308)的左侧输出端固定连接二型倒相器二(309)的右侧输入端，所述二型倒相器二(309)的左侧输出端固定连接二型辐射臂六(310)的右侧输入端。
2.根据权利要求1所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述2.4G天线机构(2)包括2.4G天线壳(201)、一型辐射臂一(202)、同轴馈线一(203)、一型辐射臂二(204)、一型辐射臂三(205)、一型倒相器(206)与一型辐射臂四(207)，所述2.4G天线壳(201)内侧壁中右部固定连接一型辐射臂一(202)，所述一型辐射臂一(202)内部固定连接同轴馈线一(203)，所述2.4G天线壳(201)内侧壁中部固定连接一型辐射臂二(204)，所述一型辐射臂二(204)的左侧输出端固定连接一型辐射臂三(205)右侧输入端，所述2.4G天线壳(201)内侧壁中左部固定连接一型倒相器(206)，所述一型辐射臂三(205)左侧输入端固定连接一型辐射臂四(207)右侧输出端。
3.根据权利要求1所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述二型辐射臂六(310)的左侧输出入固定连接路由器主壳体(1)的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述路由器主壳体(1)的尺寸为200*120*25mm。
5.根据权利要求1-2所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述5G天线壳(301)与2.4G天线壳(201)的尺寸为120*20*5mm。
6.根据权利要求1-2所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述5G天线壳(301)与2.4G天线壳(201)的内侧壁尺寸为107*13*0.6mm。
7.根据权利要求2所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述一型辐射臂二(204)右侧输入端固定连接同轴馈线一(203)左侧输出端，所述一型倒相器(206)的右侧输入端固定连接一型辐射臂三(205)左侧输出端，所述一型辐射臂四(207)的左侧输出端连接路由器主壳体(1)的后侧输入端。
8.根据权利要求1所述的一种高性能小尺寸的MIMO天线，其特征在于：所述2.4G天线机构(2)与5G天线机构(3)均设置有两组，两组所述2.4G天线机构(2)与5G天线机构(3)均匀交叉固定连接在路由器主壳体(1)的后侧输入端上。
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