CN205406710U - 一种用于LTE Band13的平面MIMO天线 - Google Patents
一种用于LTE Band13的平面MIMO天线 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于LTE Band13的平面MIMO天线，包括金属地面、介质板和若干天线；所述金属地面和天线的一部分位于介质板的同一表面，天线的另一部分位于介质板的背面，所述天线设置在金属地面的侧边。本实用新型的天线尺寸小，低轮廓，在低频LTE Band13频段，拥有好的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，属于手机天线技术领域。
背景技术
天线作为一种换能器件，能将波导中的导行波辐射到空间中，也能将空间中的电磁波转换为波导中的导行波。天线性能的好坏，直接影响着通信的质量。随着科技的发展，集成化水平的提高，无线终端的体积不断缩小。以手机为代表的终端设备，更加趋向于超薄、多功能、易携带的发展趋势。现如今，集成了更多硬件的手机，留给天线的空间不断缩小，对于MIMO天线系统来说，越小的空间意味着天线单元间距的缩小，天线单元间也就可能存在着越多的电磁耦合，这会大大降低MIMO天线系统的性能。因此，在有限小的空间中，如何使MIMO天线单元之间的相互影响降到最小，达到天线性能最优化，成为留给天线设计者的一个难题。再者，LTEBand13由于其频段低，相对波长达到了390mm，工作在此频段的天线需要较大的尺寸结构，从而压榨了本来就不充裕的空间，这进一步增加了该频段天线的设计难度。
Lee,B.,Harackiewicz,F.J.,Wi,H.:‘CloselyMountedMobileHandsetMIMOAntennaforLTE13BandApplication’,Antennas&WirelessPropagationLettersIEEE,2014,13,(1),pp.411–414中提出的立体结构的MIMO天线，尺寸较大，达到15mm*21mm*5mm，而且天线单元具有厚度，这必然会在一定程度上增加移动终端的厚度，论文中通过天线单元间增加T型去耦结构，最终使得隔离度与本实用新型达到相似的水平。同样，Ga,D.,Lee,Y.,Song,T.,Choi,J.:‘AMIMOantennawithimprovedisolationusingRFCforLTEmobileapplication’,Proceedingsofthe2012IEEEInternationalSymposiumonAntennasandPropagation,2012,1–2中的天线尺寸也较大，达到15mm*24.5mm*0.8mm。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于LTEBand13的平面MIMO天线。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，包括金属地面、介质板和若干天线；所述金属地面和天线的一部分位于介质板的同一表面，天线的另一部分位于介质板的背面，所述天线设置在金属地面的侧边。
所述天线包括馈电金属片、辐射金属片和天线馈电端口，所述辐射金属片的一端与金属地面侧边连接，所述馈电金属片的一端与天线馈电端口连接，所述馈电金属片可耦合馈电到辐射金属片。
所述馈电金属片为倒置的“L”型金属片。
所述辐射金属片包括第一分段弯折金属片、第二分段金属片、第一分枝弯折金属片和第二分枝弯折金属片；
所述第一分段弯折金属片的一端与金属地面侧边连接，另一端与第二分段金属片的一端连接，所述第二分段金属片的另一端与第一分枝弯折金属片一端连接，所述第二分段金属片的片身与第二分枝弯折金属片一端连接。
所述第一分段弯折金属片的一段片身折叠至介质板的背面。
所述第一分枝弯折金属片的长度为第二分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/2；所述第二分枝弯折金属片的长度为第一分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/4。
所述第一分枝弯折金属片弯折成螺旋状，并且弯折角为直角，第二分枝弯折金属片弯折成环状，并且弯折角为直角。
本实用新型所达到的有益效果：1、本实用新型的天线尺寸小，低轮廓，在整个LTEBand13频段，拥有好的匹配性能；2、本实用新型无需特别设计去耦结构即可实现单元间高隔离度；3、本实用新型由于天线体积小，便于加工，成本低，将来可以根据需要扩展为4单元或8单元天线系统，可移植性强。
附图说明
图1为本实用新型的透视图。
图2为本实用新型的正视图。
图3为本实用新型的后视图。
图4为天线实测S11和S22的效果图。
图5为天线实测S21的效果图。
图6为XZ面方向图（782MHz）。
图7为YZ面方向图（782MHz）。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1、2和3所示，一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，包括金属地面、介质板和若干天线。金属地面和天线的一部分位于介质板的同一表面，天线的另一部分位于介质板的背面，天线设置在金属地面的侧边。这里以两个天线为例，两个天线分别设置在金属地面的侧边的两端。
天线包括馈电金属片、辐射金属片和天线馈电端口，辐射金属片的一端与金属地面侧边连接，馈电金属片的一端与天线馈电端口连接，馈电金属片耦合馈电到辐射金属片。
馈电金属片为倒置的“L”型金属片。
辐射金属片包括第一分段弯折金属片、第二分段金属片、第一分枝弯折金属片和第二分枝弯折金属片；第一分段弯折金属片的一端与金属地面侧边连接，另一端与第二分段金属片的一端连接，第二分段金属片的另一端与第一分枝弯折金属片一端连接，第二分段金属片的片身与第二分枝弯折金属片一端连接。
第一分段弯折金属片的一段片身折叠至介质板的背面，第一分段弯折金属片的所有弯折角度均为直角。具体弯折如下：第一分段弯折金属片的一端与金属地面侧边连接，在同一平面上垂直金属地面侧边向外延伸，然后向左弯折一段距离后向下弯折，弯折至介质板背面后向左弯折（即沿介质板侧边向内），向前一段距离后向右弯折，然后再向右弯折，一端距离后向上弯折，弯折至介质板表面后向右弯折。
第二分段金属片为“L”型金属片，包括长边和短边，即a段和b段，该金属片的宽度最大。
第一分枝弯折金属片弯折成螺旋状，并且弯折角为直角，第二分枝弯折金属片的弯折具体情况如下：第二分枝弯折金属片的一端与第二分段金属片的片身连接，向前延伸一段后向左弯折，继续向前延伸一端后再向右弯折，延伸一端后再向右弯折。第一分枝弯折金属片的长度为第二分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/2；第二分枝弯折金属片的长度为第一分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/4。
上述MIMO天线各部件的具体尺寸可参考图2，该天线以单级子天线为原型，采用共面设计，将金属地面与高频金属片放置在同一面，通过给高频金属片直接馈电，再耦合到低频金属片上，产生低频频段-6dB带宽（738MHz-790MHz）。为了充分减小尺寸，除了a段和b段以外的金属片宽度均减小到0.5mm，a段最优为2.5mm，b段最优为3.5mm。第一分枝弯折金属片可产生中心频率在752MHz的谐振，第二分枝弯折金属片可产生中心频率在782MHz的谐振，通过调节各自的长度可以粗略的调整天线的谐振点到指定频点处，两个相邻的谐振频点可以产生宽频点。在本专利中，目标宽带是覆盖LTEBand13。再通过调节了a段和b段的长度，使天线达到匹配状态。
如图4、5、6和7所示，实测-6dB带宽为738MHz-790MHz，完全覆盖了LTE-Band13（746MHz-787MHz），在有限的空间内，最大化的延长了天线的电长度，使天线体积得以缩小，由于低频频段是通过耦合馈电产生，这样大大减小了直接馈电产生的表面波。同时，由于天线单元间的对称性，2天线单元中的螺旋天线结构和环状天线结构都能产生相反的辐射极化，通过极化分集可以有效实现大于17.2dB的隔离度。
综上所述，上述MIMO天线尺寸小，低轮廓，在低频LTEBand13频段，拥有好的性能，无需特别设计去耦结构即可实现单元间高隔离度，并且可以根据需要扩展为4单元或8单元天线系统，可移植性强。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：包括金属地面、介质板和若干天线；所述金属地面和天线的一部分位于介质板的同一表面，天线的另一部分位于介质板的背面，所述天线设置在金属地面的侧边。
2.根据权利要求1所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述天线包括馈电金属片、辐射金属片和天线馈电端口，所述辐射金属片的一端与金属地面侧边连接，所述馈电金属片的一端与天线馈电端口连接，所述馈电金属片可耦合到辐射金属片。
3.根据权利要求2所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述馈电金属片为倒置的“L”型金属片。
4.根据权利要求2所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述辐射金属片包括第一分段弯折金属片、第二分段金属片、第一分枝弯折金属片和第二分枝弯折金属片；
所述第一分段弯折金属片的一端与金属地面侧边连接，另一端与第二分段金属片的一端连接，所述第二分段金属片的另一端与第一分枝弯折金属片一端连接，所述第二分段金属片的片身与第二分枝弯折金属片一端连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述第一分段弯折金属片的一段片身折叠至介质板的背面。
6.根据权利要求4所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述第一分枝弯折金属片的长度为第二分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/2；所述第二分枝弯折金属片的长度为第一分枝弯折金属片产生谐振的中心频率对应波长的1/4。
7.根据权利要求6所述的一种用于LTEBand13的平面MIMO天线，其特征在于：所述第一分枝弯折金属片弯折成螺旋状，并且弯折角为直角，第二分枝弯折金属片弯折成环状，并且弯折角为直角。
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