CN203983482U - 一种高隔离度mimo三频天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及天线领域，尤其为一种高隔离度MIMO三频天线。采用两个在空间上对称放置、加载短路接线的辐射单元天线技术，提出了一种可用于TD-LTE系统E频段、WLAN系统5.2GHz频段和WIMAX系统3.5GHz频段的高隔离度MIMO倒F天线，该天线中心工作频率分别为2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz,天线在上述各中心工作频率处的隔离度分别为-16.05dB、-8.25dB和-19.41dB，实现了MIMO系统中倒F天线单元之间的高隔离度工作，同时，天线在上述频段既能够向不同的空间方位发射信号，也能够接收来自不同空间方位的信号，具有较好的MIMO功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线领域，尤其为一种高隔离度MIMO三频天线。
背景技术
随着无线电技术的飞速发展，无线通信装置已被大量地使用在人们日常生活中。在无线通信设备内置天线的各类天线形式中，倒F天线因具有体积小、结构简单、易于匹配和天线制作成本低等优点，被广泛应用WLAN、WIMAX以及TD-LTE系统等无线通信领域。
近年来，无线局域网（Wireless Local Area Networks,WLAN）和全球微波互联接入（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WIMAX）得到了广泛的推广与应用。WLAN是基于IEEE802.11标准，其可用于进行传输数据、音频和视频信号等。WIMAX是基于IEEE802.16标准，可实现最大传输距离为50公里的面向互联网的高速数据传输。目前，WLAN主要工作频段为2.45GHz频段(2.4-2.484GHz)、5.2GHz频段（5.15-5.35GHz）以及5.8GHz频段（5.725-5.825GHz），WIMAX主要工作在2.5GHz频段（2.5-2.69GHZ）、3.5GHz频段（3.4-3.69GHZ）以及5.5GHz频段（5.25-5.85GHZ）。
TD-LTE(Time Division Long Term Evolution，时分长期演进）是基于OFDMA技术、由3GPP组织制定的全球通用标准。TD-LTE技术以TD-SCDMA技术为基础，可提供无线多媒体通信服务，其已成为第四代移动通信技术之一，TD-LTE的E频段为2.32-2.37GHz。
MIMO表示多输入多输出技术，其在系统的信号发射端和接收端按一定的规则排列多个天线单元，以实现能够同时发送和接收多个空间方位的信号，提高通信系统的容量、频谱利用率以及信道的可靠性，从而在一定程度上缓解现今频谱资源不足的问题。
对于现阶段无线通信设备趋近于小型化、多功能的趋势，对适用于无线通信设备的终端天线也提出了小型化、多频段、高隔离度以及能够发射和接收来自空间不同方位信号等要求，但是目前普通倒F天线工作频率单一，安置于MIMO系统中的倒F天线单元之间隔离度较低且相互干扰严重等缺点。因此，如何提高MIMO系统中倒F天线单元之间的隔离度、增加倒F天线的工作频段使其适用于更多的小型化、多功能的通信设备，从而进一步推广倒F天线的应用就成为了现阶段需要解决的关键问题。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种具有较好的隔离度的MIMO三频天线，具体由以下技术方案实现：
一种高隔离度MIMO三频天线,包括两个辐射单元和介质基板，所述介质基板的两侧面分别具有接地面和非接地面，且一侧面的接地面与另一侧面的非接地面相对应，所述两个辐射单元分别贴合于介质基板一侧的非接地面内且与接地面短路连接。
所述的高隔离度MIMO三频天线，其进一步设计在于，所述辐射单元为具有第一辐射体、第二辐射体以及第三辐射体的倒F天线，所述第一辐射体与第三辐射体互相平行且两者一端分别与第二辐射体的一端和中部垂直连接形成F状，第一辐射体与第二辐射体分别通过第一短路接线、第二短路接线与接地面连接，第三辐射体的另一端为倒F天线的馈源。
所述的高隔离度MIMO三频天线，其进一步设计在于，所述介质基板呈矩形，为FR4材料制成，所述非接地面呈宽度小于介质基板宽度、长度为介质基板长度一半的矩形，非接地面以外的部分贴合有铜面形成接地面。
所述的高隔离度MIMO三频天线，其进一步设计在于，所述介质基板与倒F天线的馈源相同的侧边沿介质基板的宽度方向的中线上一次设置有两个开孔。
所述的高隔离度MIMO三频天线，其进一步设计在于，所述介质基板的厚度为1.5mm，长度为53.0mm，宽度为11.0mm，所述两个开孔均呈正方形，两者的边长为0.2mm，其深度与介质基板厚度相同为1.5mm；接地面的铜面厚度为0.036mm，倒F天线与第一短路接线4的宽度均为0.6mm，厚度均为0.036mm，第二短路接线5的宽度为0.9mm，厚度为0.036mm；倒F天线、第一短路接线、第二短路接线均为铜材料制成。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型采用两个在空间上对称放置、加载短路接线的辐射单元天线技术，提出了一种可用于TD-LTE系统E频段、WLAN系统5.2GHz频段和WIMAX系统3.5GHz频段的高隔离度MIMO倒F天线，该天线工作频段为2.32-2.38GHz、3.43-3.55GHz以及5.13-5.25GHz，中心工作频率分别为2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz,天线在上述各中心工作频率处的隔离度分别为-16.05dB、-8.25dB和-19.41dB，实现了MIMO系统中倒F天线单元之间的高隔离度工作，同时，天线在2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz频段既能够向不同的空间方位发射信号，也能够接收来自不同空间方位的信号，具有较好的MIMO功能。天线的最大增益为2.63dBi，实现了天线的高增益工作特性。
附图说明
图1是本实用新型的侧视结构示意图。
图2是本实用新型上表面示意图。
图3是本实用新型下表面示意图。
图4是本实用新型在以馈源8为端口馈电的情况下回波损耗S(1，1)与回波损耗S（2,2）的参数示意图。
图5是本实用新型在以馈源8为端口的馈电情况下的隔离度S(1，2)的参数示意图。
[0019] 其中，1-辐射单元，2-介质基板，3-接地面，4-第一短路接线,5-第二短路接线,6-第一开孔，7-第二开孔，8-馈源。
具体实施方式
以下结合说明书附图以及实施例对本实用新型进行进一步说明。
结合图1、图2以及图3，该高隔离度MIMO三频天线,包括两个辐射单元1和介质基板2，介质基板2的两侧面分别具有接地面21和非接地面22，且一侧面的接地面与另一侧面的非接地面相对应，两个辐射单元分别贴合于介质基板一侧的非接地面内且与接地面短路连接，从而两个辐射单元互相错开设置在介质基板的两个侧面上。
辐射单元1为倒F天线，将其划分为具有呈直线型的第一辐射体11、第二辐射体12以及第三辐射体13，第一辐射体11与第三辐射体13互相平行且两者一端分别与第二辐射体的一端和中部垂直连接形成F状，第一辐射体11与第二辐射体12分别通过第一短路接线4、第二短路接线5与接地面21连接，第三辐射体13的另一端为倒F天线的馈源8。
介质基板2呈矩形，为FR4材料制成，非接地面22呈宽度小于介质基板宽度、长度为介质基板长度一半的矩形，非接地面22以外的部分贴合有铜面形成接地面21。介质基板2与倒F天线的馈源8相同的侧边沿介质基板的宽度方向的中线上一次设置有两个开孔，分别为第一开孔6、第二开孔7。
本实用新型各部分的具体尺寸以及材质如下，介质基板的厚度为1.5mm，长度为53.0mm，宽度为11.0mm，两个开孔均呈正方形，两者的边长为0.2mm，其深度与介质基板厚度相同为1.5mm；接地面的铜面厚度为0.036mm，倒F天线与第一短路接线4的宽度均为0.6mm，厚度均为0.036mm，第二短路接线5的宽度为0.9mm，厚度为0.036mm；倒F天线、第一短路接线、第二短路接线均为铜材料制成。
为了对本实用新型的各项性能有进一步认识，通过具体试验绘制出相应的试验数据图。
参照图4,给出了天线以馈源8为端口的馈电情况下的回波损耗参数的仿真曲线图，从图中可以看到辐射单元1工作频段分别2.32-2.38GHz、3.43-3.55GHz以及5.13-5.25GHz，中心工作频率分别为2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz。
参照图5，给出天线以馈源8为端口的馈电情况下的隔离度参数的仿真曲线图，从图中可以看到天线在2.35GHz、3.5GHz以及5.2GHz为中心工作频率处的隔离度分别为-16.05dB、-8.25dB和-19.41dB，实现了天线高隔离度的工作天线，天线整体性能满足TD-LTE、WIMAX和WLAN系统的指标需求。
本实用新型天线以馈源8为端口馈电的情况下的最大增益达到2.63dBi，实现了天线的高增益工作的特性。
本专利的设计参数是在一定的理论分析的基础上选择而成，实验结果表明天线性能良好。此实施例实验结果表明，天线在中心工作频率为2.35GHz处工作频段为2.32GHz至2.38GHz，带宽为60MHz，完全覆盖TD-LTE系统E频段要求的2.32-2.37GHz频段的要求，天线的 回波损耗为-15.43dB，回波损耗为-20.12dB；在中心工作频率为3.5GHz处工作频段为3.43GHz至3.55GHz，带宽为120MHz，天线的回波损耗为-15.39dB，回波损耗为-15.53dB；在中心工作频率为5.2GHz处工作频段为5.13GHz至5.25GHz，带宽为120MHz，天线的回波损耗为-15.66dB，回波损耗为-17.16dB,天线在2.35GHz频段、3.5GHz频段和5.2GHz频段均既能够同时接收来自多个方向的信号，也能够同时向多个方向发射信号，可广泛应用与多个无线通信终端。
Claims (5)
1.一种高隔离度MIMO三频天线,其特征在于包括两个辐射单元和介质基板，所述介质基板的两侧面分别具有接地面和非接地面，且一侧面的接地面与另一侧面的非接地面相对应，所述两个辐射单元分别贴合于介质基板一侧的非接地面内且与接地面短路连接。
2.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO三频天线，其特征在于，所述辐射单元为具有第一辐射体、第二辐射体以及第三辐射体的倒F天线，所述第一辐射体与第三辐射体互相平行且两者一端分别与第二辐射体的一端和中部垂直连接形成F状，第一辐射体与第二辐射体分别通过第一短路接线、第二短路接线与接地面连接，第三辐射体的另一端为倒F天线的馈源。
3.根据权利要求2所述的高隔离度MIMO三频天线，其特征在于，所述介质基板呈矩形，为FR4材料制成，所述非接地面呈宽度小于介质基板宽度、长度为介质基板长度一半的矩形，非接地面以外的部分贴合有铜面形成接地面。
4.根据权利要求2所述的高隔离度MIMO三频天线，其特征在于，所述介质基板与倒F天线的馈源相同的侧边沿介质基板的宽度方向的中线上一次设置有两个开孔。
5.根据权利要求4所述的高隔离度MIMO三频天线，其特征在于，所述介质基板的厚度为1.5mm，长度为53.0mm，宽度为11.0mm，所述两个开孔均呈正方形，两者边长均为0.2mm，其深度与介质基板厚度相同为1.5mm；接地面的铜面厚度为0.036mm，倒F天线与第一短路接线4的宽度均为0.6mm，厚度均为0.036mm，第二短路接线5的宽度为0.9mm，厚度为0.036mm；倒F天线、第一短路接线、第二短路接线均为铜材料制成。
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