CN211578970U - 一种高隔离度微带四元mimo天线阵列 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，它包括介质基片、形成于介质基板一侧的天线单元以及形成于介质基板另一侧的接地层；所述天线单元采用微带圆型结构，相邻所述天线单元之间通过隔离结构增加天线的可靠性；所述天线阵列中部位置上还通过金属贴片提高天线整体增益。本实用新型可在保持天线的发射功率不变条件下，提升传输速度及频谱利用率，从而增加天线的可靠性，通过开槽和增加额外隔离枝节等方法来改善天线之间的隔离度，仿真分析单端口及多端口馈电时天线单元及阵列的S参数、辐射方向图等电性能指标，仿真结果显示单元之间的隔离度、天线增益都均满足工程需求。
Description
技术领域
本实用新型属于MIMO天线设计领域，尤其涉及高隔离度的MIMO天线阵列结构。
背景技术
由于复杂环境导致电磁波在传输过程中会出现多径衰落，对于移动通信系统而言，信号的传输质量会因多径衰落而降低，但可以利用相关技术来抑制多径衰落。相对于传统的传输系统而言，MIMO(Multiple Input Multiple Output)系统会在多处安置天线，利用此技术来提高传输的质量。另一点MIMO天线可以利用多根天线收集的采取各种相应处理措施来保证通信质量的准确、稳定和可靠等特性。MIMO天线可以在不改变原天线发射功率的状况下来提高传输速率及资源的使用率，也可以利用波束形成来提高天线的方向性和更高的增益。
MIMO天线可以通过利用空间再次利用、形成波束和空时编码技术，可以极大的改善和提高相应的通信空间容量，无线通信系统的覆盖面积也会随之扩大。MIMO技术指通过各条天线共同发出信号，然后同时通过多个天线接收信号。多个发射的机制重复利用空间资源，所以对频谱资源的利用率也极大的降低，没有必要再去提高天线的发射功率，从而更大的提高信道容量，也因此MIMO系统的优势更加明显的体现出来。
MIMO天线的性能决定新一代移动通信系统的可靠性及高效性，而隔离度的高低又是决定MIMO天线性能的重要指标。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高隔离度MIMO天线阵列结构。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，它包括介质基片、形成于介质基板一侧的天线单元以及形成于介质基板另一侧的接地层；所述天线单元采用微带圆型结构，天线材料采用圆环形覆铜板贴片于介质基板一侧；所述天线单元一侧通过微带线馈电，通过一组单元天线组阵排列设计出四圆环天线阵；相邻所述天线单元之间通过隔离结构增加天线的可靠性；四组所述天线单元两两天线单元之间组阵排放形成天线阵列；所述天线阵列中部位置上还通过金属贴片提高天线整体增益。
进一步的，所述天线单元的输入阻抗为50欧姆，采用环形形状，内外半径分别为4.5和5.5毫米，中心频率4.8GHz。
再进一步的，所述介质基板采用FR4，其介电常数为4.5mm，厚度为1.6mm。
更进一步的，所述隔离结构为在相邻单元天线之间开设矩形槽；所述矩形槽内添加隔离枝节，隔离枝节下方开设L型小槽。
优选的，所述隔离枝节为凸起枝节或网状隔离环节。
特别的，所述金属贴片设置在上部分天线单元下方四分之一波长位置处。
再进一步的，所述金属贴片关于天线阵列的中心点中心对称设置。
综上所述本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型天线单元采用环形形状，中心频率4.8GHz，由微带线馈电，其可在保持天线的发射功率不变条件下，提升传输速度及频谱利用率，从而增加天线的可靠性。通过开槽和增加额外隔离枝节等方法来改善天线之间的隔离度，仿真分析单端口及多端口馈电时天线单元及阵列的S参数、辐射方向图等电性能指标，仿真结果显示单元之间的隔离度、天线增益都均满足工程需求。
附图说明
图1是本实用新型MIMO天线的单元结构图；
图2是本实用新型二元MIMO天线尺寸及结构；
图3是本实用新型二元MIMO天线S参数图；
图4是本实用新型四元MIMO天线表面电流分布图；
图5是本实用新型四元MIMO天线S参数图；
图6是本实用新型四元MIMO天线辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不构成对本实用新型的任何限制。
下面结合附图尺寸和具体仿真数据对本实用新型做更详细的阐述说明；
如图1所示一单元天线结构图，天线采用微带线馈电，基底选择FR4(40mm x50mm)，馈线尺寸22.2х2mm,矩形槽3.5mm x 3mm,接地面40mm x 21.1mm，圆环内外半径分别为4.5mm和9.5mm。通过仿真优化确定R2、R1的大小分别为9.5、4.5mm。天线工作频率右外圆环R2决定。圆环半径R2越大，频率越低，波长也就越大。天线的中心频率4.8GHz，在工作频段内，其反射系数S11低于-20dB。
二元天线结构，介质基板FR-4，介电常数和厚度分别为4.5、1.6(mm)。天线长宽高70、50、1.6(mm)，FR4基板的另一侧接地面开槽：矩形槽、L型小槽和隔离枝节，如图2。
天线尺寸如下表
设定天线单元，两个天线横向组阵排放；两天线单元间开矩形槽，单元间的隔离度有所下降，通过增加隔离枝节和L型槽、添加隔离枝节等方式完成天线的设计，提升单元端口间的隔离度达。由天线表面电流分布可知，开槽、添加隔离枝节都会相应的提高天线单元之间的隔离度，S参数如图3。
工程通常给定的MIMO指标S21要求小于-15dB。但是在加工天线时会由于各种原因对天线的性能造成影响，因此，仿真要求隔离度S21要低于-20dB，为在后期的加工测试留有适当的选择空间。S21反映了能量从一个天线传输到另一个天线的传输系数，也成天线的隔离系数或隔离度。隔离度越小，即从一个端口传输到另一个端口的能量越小，相应的隔离度也就越高。通过改变隔离枝节的电长度，来提高两个天线单元之间的隔离度。(表面电流如图4所示)
添加隔离环节后，S参数如图5所示。从图中可以看到，四元MIMO天线阵的隔离度在天线工作频带内均低于-15dB，在某些频段小于-20dB，仿真结果满足工程使用要求,四元MIMO天线工作频率为4.8GHz，添加的曲折隔离网络环节上有耦合电流，但耦合电流极小，隔离环节可以提高MIMO天线端口之间的隔离度。在接地面中添加曲折隔离网络环节，可以提高MIMO天线单元之间的隔离度。
四端口同时馈电时，又通过在介质板下方约四分之一波长处添加金属片，可使阵列增益达到10dB左右，如图6，可以提升天线定向收发信号的能力。
由此设计，如图4，一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，它包括介质基片1、形成于介质基板1一侧的天线单元2以及形成于介质基板1另一侧的接地层3；天线单元2采用微带圆型结构，天线材料采用圆环形覆铜板贴片于介质基板1一侧；天线单元2一侧通过微带线4馈电，通过一组单元天线组阵排列设计出四圆环天线阵；相邻天线单元2之间通过隔离结构增加天线的可靠性；四组天线单元2两两天线单元之间组阵排放形成天线阵列；天线阵列中部位置上还通过金属贴片5提高天线整体增益。
天线单元2的输入阻抗为50欧姆，采用环形形状，内外半径分别为4.5和5.5毫米，中心频率4.8GHz；辐射特性优良，降低了天线整体的尺寸。
介质基板1采用FR4，其介电常数为4.5mm，厚度为1.6mm；板材价格较为便宜，具有较高的机械性能和介电性能、较好的耐热性和耐潮性良好的机械加工性能。
隔离结构为在相邻单元天线2之间开设矩形槽6；矩形槽6内添加隔离枝节7，隔离枝节7下方开设L型小槽8；隔离枝节7为凸起枝节或网状隔离环节。通过开槽来提高天线的匹配程度，使用开槽、添加隔离枝节、添加环形隔离环节结构来提高MIMO天线单元之间的隔离度。。
金属贴片5设置在上部分天线单元下方四分之一波长位置处；金属贴片关于天线阵列的中心点中心对称设置，通过在介质板下方约四分之一波长处添加金属片，可使阵列增益达到10dB左右。
以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。
Claims (7)
1.一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，它包括介质基片、形成于介质基板一侧的天线单元以及形成于介质基板另一侧的接地层,其特征在于：所述天线单元采用微带圆型结构，天线材料采用圆环形覆铜板贴片于介质基板一侧；所述天线单元一侧通过微带线馈电，通过一组单元天线组阵排列设计出四圆环天线阵；相邻所述天线单元之间通过隔离结构增加天线的可靠性；四组所述天线单元两两天线单元之间组阵排放形成天线阵列；所述天线阵列中部位置上还通过金属贴片提高天线整体增益。
2.根据权利要求1所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述天线单元的输入阻抗为50欧姆，采用环形形状，内外半径分别为4.5和5.5毫米，中心频率4.8GHz。
3.根据权利要求1所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述介质基板采用FR4，其介电常数为4.5mm，厚度为1.6mm。
4.根据权利要求1所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述隔离结构为在相邻单元天线之间开设矩形槽；所述矩形槽内添加隔离枝节，隔离枝节下方开设L型小槽。
5.根据权利要求4所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述隔离枝节为凸起枝节或网状隔离环节。
6.根据权利要求1所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述金属贴片设置在上部分天线单元下方四分之一波长位置处。
7.根据权利要求6所述的一种高隔离度微带四元MIMO天线阵列，其特征在于：所述金属贴片关于天线阵列的中心点中心对称设置。
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Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
| CN112701468A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-23 | 中山市博安通通信技术有限公司 | 一种用于优化天线隔离度的参考地分割方法 |
| CN113300105A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-24 | 郑州中科集成电路与信息系统产业创新研究院 | 一种高隔离度的超宽带多入多出天线 |
| CN114122668A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种可配置的堆叠型天线阵验证装置 |
| CN114447617A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-06 | 江苏亿连通信技术有限公司 | 基于微带线结构去耦设计的微带天线结构及其设计方法 |
| CN115966900A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-14 | 杭州电子科技大学 | 一种宽带高隔离双频mimo单极锥天线阵列 |
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112701468A (zh) * | 2020-12-16 | 2021-04-23 | 中山市博安通通信技术有限公司 | 一种用于优化天线隔离度的参考地分割方法 |
| CN113300105A (zh) * | 2021-04-29 | 2021-08-24 | 郑州中科集成电路与信息系统产业创新研究院 | 一种高隔离度的超宽带多入多出天线 |
| CN113300105B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-11-01 | 郑州中科集成电路与系统应用研究院 | 一种高隔离度的超宽带多入多出天线 |
| CN114122668A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种可配置的堆叠型天线阵验证装置 |
| CN114122668B (zh) * | 2021-11-25 | 2023-05-05 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种可配置的堆叠型天线阵验证装置 |
| CN114447617A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-05-06 | 江苏亿连通信技术有限公司 | 基于微带线结构去耦设计的微带天线结构及其设计方法 |
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| CN115966900A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-14 | 杭州电子科技大学 | 一种宽带高隔离双频mimo单极锥天线阵列 |
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