CN116417794B - 一种高隔离度mimo天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波通信技术领域，公开一种高隔离度MIMO天线，包括分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处的第一天线和第二天线，第一天线包括：接地板一，铺设于印刷电路板上；净空区一，为接地板一的侧边开口；激励结构一，配置于净空区一内，用于控制第一天线的阻抗匹配；共振结构一，配置于净空区一边缘，并与净空区一构成环形共振体；第二天线包括：接地板二，铺设于印刷电路板上；净空区二，为接地板二的外侧的开口；激励结构二，配置于净空区二内，用于控制第二天线的阻抗匹配；共振结构二，配置于净空区二边缘，并与激励结构二连接且构成T形结构；接地板一和接地板二电气连接。本发明能够解决现有MIMO天线中两天线隔离度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，特别涉及一种高隔离度MIMO天线。
背景技术
天线已经成为各种无线设备中的必备装置，用以发射和接收电磁波信号。多天线技术可大幅提高无线传输速率，已经广泛用于第四代移动通信、第五代通信系统、万物互联等场景。为保证优异的天线特性，必须实现天线之间的高隔离度或低耦合。
随着移动通信技术大范围推广，MIMO天线得到了更加广泛的应用。如何在不影响MIMO天线性能的前提下，保证两天线的高隔离度，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种高隔离度MIMO天线，以解决现有技术中MIMO天线中两天线隔离度低的问题。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种高隔离度MIMO天线。
在一个实施例中，所述高隔离度MIMO天线，包括分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处的第一天线和第二天线，其中，第一天线包括：接地板一，铺设于所述印刷电路板上；净空区一，为接地板一的侧边开口；激励结构一，配置于所述净空区一内，用于控制所述第一天线的阻抗匹配；共振结构一，配置于所述净空区一边缘，并与所述净空区一构成环形共振体；第二天线包括：接地板二，铺设于所述印刷电路板上；净空区二，为接地板二的外侧的开口；激励结构二，配置于所述净空区二内，用于控制所述第二天线的阻抗匹配；共振结构二，配置于所述净空区二边缘，并与所述激励结构二连接且构成T形结构；所述接地板一和所述接地板二电气连接。
在一个实施例中，所述净空区一和所述净空区二分别位于所述接地板一和所述接地板二的同一侧；所述净空区一位于所述接地板一侧边中间。
在一个实施例中，所述净空区一和所述净空区二分别位于所述接地板一和所述接地板二的相对的一侧；所述净空区一位于所述接地板一侧边中间。
在一个实施例中，所述激励结构一包括馈电一和导线一，所述导线一的一端连接馈电一，所述导线一的另一端连接所述接地板一，且所述馈电一和所述导线一之间形成n字形，且n字形的开口朝向所述接地板一。
在一个实施例中，所述激励结构一还包括元器件一，所述元器件一的一端连接所述导线一，所述元器件一的另一端连接所述馈电一。
在一个实施例中，所述共振结构一包括电容元件一和导线二，所述电容元件一的两端分别通过导线二与接地板一连接。
在一个实施例中，所述激励结构二包括馈电二和导线三，所述导线三的一端连接所述馈电二，所述导线三的另一端与所述共振结构二连接。
在一个实施例中，所述激励结构二还包括元器件二，所述元器件二的一端连接所述导线三，所述元器件二的另一端连接所述馈电二。
在一个实施例中，所述共振结构二包括导线四，所述导线四的侧边与所述导线三连接。
在一个实施例中，所述共振结构还包括至少一个或一个以上电感元件，所述电感元件连接于所述导线四上。
在一个实施例中，所述第二天线还包括导线五，所述导线五位于所述净空区二内，且所述导线五的一端连接所述导线四，所述导线五的另一端连接所述接地板二。
在一个实施例中，所述电感元件的数量为两个，且所述导线三与所述导线四的连接点以及所述导线五与所述导线四的连接点对称位于两个电感元件之间。
在一个实施例中，所述元器件一和所述元器件二均包括以下至少之一：导线、电感元件、电容元件。
在一个实施例中，所述导线五与所述接地板二的连接点位于所述接地板二侧边的中间区域，所述中间区域的长度为该侧边长的20％。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明采用了两种不同的共振结构，一种是环形结构；一种是T型结构，分别去耦合两个不同的天线模式，环形结构激发半波模式，T形结构激发全波模式，从而实现两个不同天线模式的高隔离度。
该环形结构设置在天线的半波模式磁场最强的位置，充分激发天线的半波模式，且不会激发其他天线模式；而该T形结构设置在天线全波模式电场最强位置，充分激发天线的全波模式，其不会激发其他天线模式。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1a是根据一示例性实施例示出的高隔离度MIMO天线在净空区位于同一侧的第一天线的结构示意图；
图1b是根据一示例性实施例示出的高隔离度MIMO天线在净空区位于同一侧的第二天线的结构示意图；
图2a是根据一示例性实施例示出的高隔离度MIMO天线在净空区位于相对一侧的第一天线的结构示意图；
图2b是根据一示例性实施例示出的高隔离度MIMO天线在净空区位于相对一侧的第二天线的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的不具备导线五的高隔离度MIMO天线的激发模式示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的具备导线五的高隔离度MIMO天线的激发模式示意图。
附图标记：
1、第一天线；100、接地板一；101、净空区一；102、馈电一；103、元器件一；104、导线一；105、电容元件一；106、导线二；2、第二天线；200、接地板二；201、净空区二；202、馈电二；203、元器件二；204、导线三；205、电感元件；206、导线四；207、导线五。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。
本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1a-图1b示出了本发明的净空区位于同一侧的高隔离度MIMO天线的一个实施例。
在该可选实施例中，所述高隔离度MIMO天线，包括：分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处的第一天线1和第二天线2，其中，第一天线1包括：接地板一100，铺设于所述印刷电路板上；净空区一101，为接地板一100的侧边开口；激励结构一，配置于所述净空区一101内，用于控制所述第一天线1的阻抗匹配；共振结构一，配置于所述净空区一101边缘，并与所述净空区一101构成环形共振体；第二天线2包括：接地板二200，铺设于所述印刷电路板上；净空区二201，为接地板二200的外侧的开口；激励结构二，配置于所述净空区二201内，用于控制所述第二天线2的阻抗匹配；共振结构二，配置于所述净空区二201边缘，并与所述激励结构二连接且构成T形结构；所述净空区一101和所述净空区二201分别位于所述接地板一100和所述接地板二200的同一侧；所述净空区一101位于所述接地板一100侧边中间。
图2a-图2b示出了本发明的净空区位于相对一侧的高隔离度MIMO天线的一个实施例。
在该可选实施例中，所述高隔离度MIMO天线，包括：分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处的第一天线1和第二天线2，其中，第一天线1包括：接地板一100，铺设于所述印刷电路板上；净空区一101，为接地板一100的侧边开口；激励结构一，配置于所述净空区一101内，用于控制所述第一天线1的阻抗匹配；共振结构一，配置于所述净空区一101边缘，并与所述净空区一101构成环形共振体；第二天线2包括：接地板二200，铺设于所述印刷电路板上；净空区二201，为接地板二200的外侧的开口；激励结构二，配置于所述净空区二201内，用于控制所述第二天线2的阻抗匹配；共振结构二，配置于所述净空区二201边缘，并与所述激励结构二连接且构成T形结构；所述净空区一101和所述净空区二201分别位于所述接地板一100和所述接地板二200的相对的一侧；所述净空区一101位于所述接地板一100侧边中间。
继续如图1a-1b或者图2a-2b所示，在实际应用时，对于所述激励结构一来说，其则可包括馈电一102、元器件一103以及导线一104，所述导线一104的一端依次连接元器件一103和馈电一102，所述导线一104的另一端连接所述接地板一100，且所述馈电一102、所述元器件一103以及所述导线一104之间形成n字形，且n字形的开口朝向所述接地板一100。其中的元器件一103可以是导线、电感元件或电容元件，也可以是导线、电感元件和电容元件的任意组合。当然，在实际应用时，元器件一103也可不必配置，只通过馈电一102和导线一104组成n字形激励结构即可。
继续如图1a-1b或者图2a-2b所示，在实际应用时，对于所述共振结构一来说，其则可包括电容元件一105和导线二106，所述电容元件一105的两端分别通过导线二106与接地板一100连接。而电容元件一具有电容成分，可以为集总元件，例如芯片电容器、变容二极管、晶体管等，也可以为分布元件，例如平行导线、传输线等。此外，电容元件可由一单一电容元件构成，也可以由多个电容元件彼此连接构成。为获得某特定电容，可使用多个元件的组合代替电容元件，例如，电容元件可由电容元件与电感元件的组合结构代替。
如图3所示，在实际应用时，对于所述激励结构二来说，其则可包括馈电二202、元器件二203以及导线三204，所述导线三204的一端依次连接所述元器件二203和所述馈电二202，所述导线三204的另一端与所述共振结构二连接。同样的，元器件二203可以是导线、电感元件或电容元件，也可以是导线、电感元件和电容元件的任意组合。当然，在实际应用时，元器件二203也可不必配置，只通过馈电二202和导线三204组成激励结构即可。
继续如图3所示，在实际应用时，对于所述共振结构二来说，其则可包括一个或一个以上电感元件205和导线四206，所述电感元件205连接于所述导线四206上，且所述导线四206的侧边与所述导线三204连接。电感元件205具有电感成分，可以为集总元件，例如芯片电感器、芯片电阻器等，也可以为分布元件，例如导线、线圈等。同样，电感元件可由一单一电感元件构成，也可以由多个电感元件彼此连接构成，当然，在实际应用时，电感元件205也可不必配置，只通导线四206组成共振结构即可。
继续如图4所示，在实际应用时，所述第二天线2还可包括导线五207，所述导线五207位于所述净空区二201内，且所述导线五207的一端连接所述导线四206，所述导线五207的另一端连接所述接地板二200。
而在使用时，所述电感元件205的数量若为两个时，则所述导线三204与所述导线四206的连接点以及所述导线五207与所述导线四206的连接点对称位于两个电感元件205之间。而所述导线五207与所述接地板二200的连接点则可位于所述接地板二200侧边的中间区域，所述中间区域的长度为该侧边长的20％。
根据上述技术方案，本发明实现了密集集成的MIMO天线的高隔离度，MIMO天线具有两种不同的共振结构，一种是第一天线的环形结构；一种是第二天线的T型结构，分别耦合两个不同的天线模式，环形结构激发半波模式，T形结构激发全波模式，从而实现两个不同天线模式的高隔离度。环形结构属于磁流环(Megnetic current)，磁流环设置在天线的半波模式磁场最强的位置，充分激发天线的半波模式，且不会激发其他天线模式；而该T形结构属于电流探针(Electric probe)，电流探针设置在天线全波模式电场最强位置，充分激发天线的全波模式，其不会激发其他天线模式。
本发明实施例中，第一天线和第二天线分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处，上述印刷电路板可以是单层板，也可以是多层板，对于印刷电路板是多层板的情况，正反两侧可以是相邻的两侧，也可以是不相邻的两侧，即第一天线和第二天线之间还设有其他层电路。
本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种高隔离度MIMO天线，包括分别铺设于印刷电路板正反两侧相对位置处的第一天线和第二天线，其特征在于：
第一天线包括：接地板一，铺设于所述印刷电路板上；净空区一，为接地板一的侧边开口；激励结构一，配置于所述净空区一内，用于控制所述第一天线的阻抗匹配；共振结构一，配置于所述净空区一边缘，并与所述净空区一构成环形共振体；该环形共振体属于磁流环，且设置在天线的半波模式磁场最强的位置，充分激发天线的半波模式；
第二天线包括：接地板二，铺设于所述印刷电路板上；净空区二，为接地板二的外侧的开口；激励结构二，配置于所述净空区二内，用于控制所述第二天线的阻抗匹配；共振结构二，配置于所述净空区二边缘，并与所述激励结构二连接且构成T形结构；该T形结构属于电流探针，且设置在天线全波模式电场最强位置，充分激发天线的全波模式；
所述接地板一和所述接地板二电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述净空区一和所述净空区二分别位于所述接地板一和所述接地板二的同一侧；所述净空区一位于所述接地板一侧边中间。
3.根据权利要求1所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述净空区一和所述净空区二分别位于所述接地板一和所述接地板二的相对的一侧；所述净空区一位于所述接地板一侧边中间。
4.根据权利要求1所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述激励结构一包括馈电一和导线一，所述导线一的一端连接馈电一，所述导线一的另一端连接所述接地板一，且所述馈电一和所述导线一之间形成n字形，且n字形的开口朝向所述接地板一。
5.根据权利要求4所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述共振结构一包括电容元件一和导线二，所述电容元件一的两端分别通过导线二与接地板一连接。
6.根据权利要求5所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述激励结构二包括馈电二和导线三，所述导线三的一端连接所述馈电二，所述导线三的另一端与所述共振结构二连接。
7.根据权利要求6所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述共振结构二包括导线四，所述导线四的侧边与所述导线三连接。
8.根据权利要求7所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述激励结构一还包括元器件一，所述元器件一的一端连接所述导线一，所述元器件一的另一端连接所述馈电一；所述激励结构二还包括元器件二，所述元器件二的一端连接所述导线三，所述元器件二的另一端连接所述馈电二；所述共振结构还包括一个或一个以上电感元件，所述电感元件连接于所述导线四上。
9.根据权利要求8所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述第二天线还包括导线五，所述导线五位于所述净空区二内，且所述导线五的一端连接所述导线四，所述导线五的另一端连接所述接地板二。
10.根据权利要求9所述的一种高隔离度MIMO天线，其特征在于，所述电感元件的数量为两个，且所述导线三与所述导线四的连接点以及所述导线五与所述导线四的连接点对称位于两个电感元件之间。
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