CN213989213U - 一种mimo终端天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种MIMO终端天线，包括：地板；第一单极子天线，第一单极子天线设于靠近地板的边缘，第一单极子天线的接地端与地板电性连接，地板上通过第一单极子天线的接地端形成零电流点；第二单极子天线，第二单极子天线的接地端与地板电性连接，第二单极子天线的接地端设于零电流点上。第一单极子天线放置在地板的边缘上后，第一单极子天线的接地端与地板电性连接，在地板上会产生零电流点，在零电流点处连接第二单极子天线的接地端，第一单极子天线和第二单极子天线可以高度隔离地解耦，第一单极子天线和第二单极子天线之间不需要增加额外的去耦结构即可实现天线之间的高隔离度，使得天线结构简单，可实现天线的小型化，成本较低。

Description

一种MIMO终端天线

技术领域

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别涉及一种MIMO终端天线。

背景技术

在现代通信系统中，多天线技术已成为无线系统中的关键技术，并得到了广泛的应用。但是，由于移动终端的空间有限，将不可避免地导致天线之间的相互耦合，天线之间的相互耦合将降低天线的辐射效率，这将大大降低系统的性能。因此，减少天线之间的耦合、提高天线之间的隔离度是关键问题。为了减少天线之间的相互耦合，已经提出了许多去耦技术。

现有的去耦技术必须在天线元件之间需要足够的间隔，使得天线系统不太紧凑，或者设计复杂度较高，存在局限性和复杂性。本领域技术人员希望有一种隔离度高且结构简单的MIMO终端天线。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种MIMO终端天线，旨在解决现有技术中的天线的去耦技术复杂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种MIMO终端天线，包括：

地板；

第一单极子天线，所述第一单极子天线设于靠近所述地板的边缘，所述第一单极子天线的接地端与所述地板电性连接，所述地板上通过与所述第一单极子天线的接地端连接形成零电流点；

第二单极子天线，所述第二单极子天线的接地端与所述地板电性连接，所述第二单极子天线的接地端设于所述零电流点上。

第一单极子天线放置在地板的边缘上后，第一单极子天线的接地端与地板电性连接，在地板上会产生零电流点，在零电流点处连接第二单极子天线的接地端，第一单极子天线和第二单极子天线可以高度隔离地解耦，第一单极子天线和第二单极子天线之间不需要增加额外的去耦结构即可实现天线之间的高隔离度，使得天线结构简单，可实现天线的小型化，成本较低。

优选地，所述地板包括主介质基板，所述主介质基板上靠近所述第一单极子天线的侧面上覆有金属贴片，所述第一单极子天线的接地端和所述第二单极子天线的接地端均与所述金属贴片电性连接。主介质基板上覆有金属贴片，在金属贴片上形成零电流点，制造简单。

优选地，所述第一单极子天线和所述第二单极子天线均为微带天线；所述第一单极子天线包括第一介质基板，所述第一介质基板与所述主介质基板固定连接，所述第一介质基板上设有第一辐射金属带，所述第一单极子天线还包括第一同轴连接器，所述第一同轴连接器具有第一外导体和第一内导体，所述第一单极子天线的接地端包括所述第一外导体，所述第一内导体与所述第一辐射金属带电性连接；所述第二单极子天线包括第二介质基板，所述第二介质基板与所述主介质基板固定连接，所述第二介质基板上设有第二辐射金属带，所述第二单极子天线还包括第二同轴连接器，所述第二同轴连接器具有第二外导体和第二内导体，所述第二单极子天线的接地端包括所述第二外导体，所述第二内导体与所述第二辐射金属带电性连接。

第一单极子天线的接地端和第二单极子天线的接地端分别通过第一同轴连接器的第一外导体和第二同轴连接器的外导体与地板连接，第一同轴连接器的第一内导体和第二同轴连接器的内导体分别连接到第一辐射金属带和第二辐射金属带进行信号传输和辐射。

优选地，所述第一介质基板和所述第二介质基板均垂直于所述主介质基板。

优选地，所述主介质基板上设有至少两组固位通孔，所述第一介质基板靠近所述主介质基板的一侧和所述第二介质基板靠近所述主介质基板的一侧分别插接于所述固位通孔内。第一介质基板的端部和第二介质基板的端部插入到固位通孔内，固位通孔位于零电流点的旁侧，方便第一介质基板和第二介质基板定位和安装到主介质基板上。

优选地，所述第一介质基板和所述第二介质基板通过胶粘与所述主介质基板固定连接。这样可方便第一介质基板和第二介质基板固定在主介质基板上，结构简单。

优选地，所述第一介质基板上还设有第一馈线，所述第一馈线连接于所述第一辐射金属带与所述第一内导体之间，所述第二介质基板上还设有第二馈线，所述第二馈线连接于所述第二辐射金属带与所述第二内导体之间，所述第一馈线的长度a与所述第二馈线的长度b适配设置并使得第一辐射金属带与所述第二辐射金属带的辐射频率适配。

第一馈线和第二馈线用于馈电，第一辐射金属带和第二辐射金属带用于信号的辐射；由于第一单极子天线和第二单极子天线所处的位置不同，位置环境的不同使得实际产生的辐射频段不同，本技术中改变第一馈线和第二馈线的长度可以改变第一辐射金属带和第二辐射金属带的辐射频率，使得第一辐射金属带与所述第二辐射金属带的辐射频段基本相同。

优选地，所述第一辐射金属带包括第一竖条和第一横条，所述第一竖条的下侧与所述第一内导体连接，所述第一竖条的上侧与所述第一横条连接，所述第一横条的两端均连接有向下延伸的第二竖条。第二竖条作为第一横条的延伸，在有限宽度的第一介质基板下可增大辐射强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型的三维结构示意图；

图2为本实用新型的分解结构示意图；

图3为本实用新型的第一单极子天线和第二单极子天线的正视图；

图4为本实用新型的仿真测试S参数结果对比图；

图5为本实用新型的仿真的3D辐射方向图；

图6为本实用新型的测试的3D辐射方向图；

图7为本实用新型在phi＝0°时的二维辐射仿真测试对比图；

图8为本实用新型在phi＝90°时的二维辐射仿真测试对比图。

附图中：1-地板、11-主介质基板、12-金属贴片、13-固位通孔、2-第一单极子天线、21-第一介质基板、22-第一辐射金属带、221-第一竖条、222-第一横条、223-第二竖条、23-第一同轴连接器、231-第一外导体、232-第一内导体、24-第一馈线、3-第二单极子天线、31-第二介质基板、32-第二辐射金属带、33-第二同轴连接器、331-第二外导体、332-第二内导体、34-第二馈线、4-零电流点、41-第一零电流点、42-第二零电流点、43-第三零电流点、44-第四零电流点、45-第五零电流点、46-第六零电流点。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1至图8所示，一种MIMO终端天线，包括地板1、第一单极子天线2和第二单极子天线3。

地板1包括主介质基板11，所述主介质基板11上靠近所述第一单极子天线2的侧面上覆有金属贴片12。

第一单极子天线2，所述第一单极子天线2设于靠近所述地板1的边缘，所述第一单极子天线2的接地端与所述地板1电性连接，所述地板1上通过与所述第一单极子天线2的接地端连接形成零电流点4。第一单极子天线2激发地板1的高阶模式，形成零电流点4，零电流点4的数量和位置随地板1的形状、大小和第一单极子天线2的摆放位置有关，可通过软件建模仿真或测量出零电流点4的位置。

第二单极子天线3，所述第二单极子天线3的接地端与所述地板1电性连接，所述第二单极子天线3的接地端设于所述零电流点4上。在确定零电流点4的位置以后，再把第二单极子天线3安装在零电流点4上，第二单极子天线3的接地端电性连接到零电流点4。第二单极子天线3的数量可以一个或一个以上，分别一一对应地安装在不同的零电流点4上。

第一单极子天线2放置在地板1的边缘上后，第一单极子天线2的接地端与地板1电性连接，在地板1上会产生零电流点4，在零电流点4处连接第二单极子天线3的接地端，第一单极子天线2和第二单极子天线3可以高度隔离地解耦，第一单极子天线2和第二单极子天线3之间仅有很少的干扰，第一单极子天线2和第二单极子天线3之间不需要增加额外的去耦结构即可实现天线之间的高隔离度，使得天线结构简单，可实现天线的小型化，成本较低。该天线使用的地板1体积较小，可比现有的一些路由器天线尺寸小，相对于传统的路由器，在天线间距较短的前提下保证了各个天线之间的隔离度，所以不需要较大的地板1，实现了终端天线的小型化，并有较好的工作效果。

在一些具体实施例中，所述地板1包括主介质基板11，所述主介质基板11上靠近所述第一单极子天线2的侧面上覆有金属贴片12，所述第一单极子天线2的接地端和所述第二单极子天线3的接地端均与所述金属贴片12电性连接。主介质基板11采用FR-4作为结构材料，主介质基板11上覆有金属贴片12，金属贴片12可为铜层，在金属贴片12上形成零电流点4，制造简单，可采用低成本印刷电路技术实现该设计，提高了加工效率。

在一些具体实施例中，所述第一单极子天线2和所述第二单极子天线3均为微带天线，微带天线为现有成熟的天线技术，具有体积小，重量轻，低剖面，易共形，而且易集成，成本低等优势。所述第一单极子天线2包括第一介质基板21，所述第一介质基板21与所述主介质基板11固定连接，所述第一介质基板21上设有第一辐射金属带22，所述第一单极子天线2还包括第一同轴连接器23，所述第一同轴连接器23具有第一外导体231和第一内导体232，所述第一单极子天线2的接地端包括所述第一外导体231，所述第一内导体232与所述第一辐射金属带22电性连接；所述第二单极子天线3包括第二介质基板31，所述第二介质基板31与所述主介质基板11固定连接，所述第二介质基板31上设有第二辐射金属带32，所述第二单极子天线3还包括第二同轴连接器33，所述第二同轴连接器33具有第二外导体331和第二内导体332，所述第二单极子天线3的接地端包括所述第二外导体331，所述第二内导体332与所述第二辐射金属带32电性连接。

第一单极子天线2的接地端和第二单极子天线3的接地端分别通过第一同轴连接器23的第一外导体231和第二同轴连接器33的外导体与地板1连接，第一同轴连接器23的第一内导体232和第二同轴连接器33的内导体分别连接到第一辐射金属带22和第二辐射金属带32进行信号传输和辐射。

进一步地，所述第一介质基板21和所述第二介质基板31均垂直于所述主介质基板11。

进一步地，所述主介质基板11上设有至少两组固位通孔13，所述第一介质基板21靠近所述主介质基板11的一侧和所述第二介质基板31靠近所述主介质基板11的一侧分别插接于所述固位通孔13内。第一介质基板21的端部和第二介质基板31的端部插入到固位通孔13内，固位通孔13位于零电流点4的旁侧，方便第一介质基板21和第二介质基板31定位和安装到主介质基板11上。

进一步地，所述第一介质基板21和所述第二介质基板31通过胶粘与所述主介质基板11固定连接。这样可方便第一介质基板21和第二介质基板31固定在主介质基板11上，结构简单。

进一步地，所述第一介质基板21上还设有第一馈线24，所述第一馈线24连接于所述第一辐射金属带22与所述第一内导体232之间，所述第二介质基板31上还设有第二馈线34，所述第二馈线34连接于所述第二辐射金属带32与所述第二内导体332之间，所述第一馈线24的宽度小于所述第一辐射金属带22的宽度，所述第二馈线34的宽度小于所述第二辐射金属带32的宽度，所述第一馈线24的长度a与所述第二馈线34的长度b适配设置并使得第一辐射金属带22与所述第二辐射金属带32的辐射频段适配。

第一馈线24和第二馈线34用于馈电，第一辐射金属带22和第二辐射金属带32用于信号的辐射；由于第一单极子天线2和第二单极子天线3所处的位置不同，位置环境的不同使得实际产生的辐射频段不同，当第一辐射金属带22和第二辐射金属带32的形状和尺寸基本相同时，本技术中改变第一馈线24和第二馈线34的长度可以改变第一辐射金属带22和第二辐射金属带32的辐射频率，使得第一辐射金属带22与第二辐射金属带32的辐射频段基本相同。

进一步地，所述第一辐射金属带22包括第一竖条221和第一横条222，所述第一竖条221的下侧与所述第一内导体232连接，所述第一竖条221的上侧与所述第一横条222连接，所述第一横条222的两端均连接有向下延伸的第二竖条223。第二竖条223作为第一横条222的延伸，在有限宽度的第一介质基板21下可增大辐射强度。第二辐射金属带32的结构与第一辐射金属带22的结构基本相同。

本实施例中主介质基板11的长宽分别为170mm和80mm，第一介质基板21和第二介质基板31的长宽为55mm和13mm，第一介质基板21上固定第一同轴连接器23，第一介质基板21的下端插在固位通孔13内并用胶水粘住固定，第一同轴连接器23的第一外导体231焊接到金属贴片12。第一单极子天线2放置在地板1的靠角落的位置，在地板1的靠近边缘位置上产生了六个零电流点4分别为第一零电流点41、第二零电流点42、第三零电流点43、第四零电流点44、第五零电流点45和第六零电流点46。第二介质基板31上固定第二同轴连接器33，第二同轴连接器33的外导体焊接到第四零电流点44处。第一同轴连接器23和第二同轴连接器33均采用SMA同轴连接器。

对MIMO终端天线的散射参数进行电磁仿真测试，仿真中微带天线的结构材料为铜，仿真结果参见图4可知，MIMO终端天线的S参数仿真结果和测试结果基本一致。终端天线在2-3GHz的频率范围内，在2.4GHz时第一单极子天线2的输入反射系数S11低于-10dB，第二单极子天线3的输出反射系数S22低于-15dB，第一单极子天线2和第二单极子天线3间的正向传输系数S21低于-20dB，这表明第一单极子天线2和第二单极子天线3之间的干扰比较小，隔离度很好。因此，终端天线可以在2.4GHz时有很好的工作性能。

参照图5和图6，对MIMO终端天线在2.4GHz时仿真和测量得到其三维辐射方向对比图，实测的辐射方向图与先前的模拟结果一致。实验结果表明，第一单极子天线2和第二单极子天线3具有不同的辐射方向图。所有的辐射方向图测量都是在带有二维转盘的标准电波暗室的远场区进行的。

参照图7和图8，图中ANT.1为第一单极子天线2，ANT.2为第二单极子天线3，图7为phi＝0°时MIMO终端天线在2.4GHz时的仿真测量的二维辐射方向对比图，图8为phi＝90°时MIMO终端天线的仿真测量的二维辐射方向对比图，实测的辐射方向图与先前的仿真结果一致。实验结果表明，第一单极子天线2和第二单极子天线3具有不同的辐射方向图。所有的辐射方向图测量都是在带有二维转盘的标准电波暗室的远场区进行的。参照图6、图7和图8，模拟结果和测量结果基本一致，其细微差异主要是由于制造误差以及测试误差造成的。所以，根据仿真和测试结果可知，天线之间仅有很少的干扰，进而有较好的隔离度，并且天线有较好的辐射方向图，有较高的增益。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种MIMO终端天线，其特征在于，包括：

地板；

第一单极子天线，所述第一单极子天线设于靠近所述地板的边缘，所述第一单极子天线的接地端与所述地板电性连接，所述地板上通过与所述第一单极子天线的接地端连接形成零电流点；

第二单极子天线，所述第二单极子天线的接地端与所述地板电性连接，所述第二单极子天线的接地端设于所述零电流点上。

2.如权利要求1所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述地板包括主介质基板，所述主介质基板上靠近所述第一单极子天线的侧面上覆有金属贴片，所述第一单极子天线的接地端和所述第二单极子天线的接地端均与所述金属贴片电性连接。

3.如权利要求2所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述第一单极子天线和所述第二单极子天线均为微带天线；

所述第一单极子天线包括第一介质基板，所述第一介质基板与所述主介质基板固定连接，所述第一介质基板上设有第一辐射金属带，所述第一单极子天线还包括第一同轴连接器，所述第一同轴连接器具有第一外导体和第一内导体，所述第一单极子天线的接地端包括所述第一外导体，所述第一内导体与所述第一辐射金属带电性连接；

所述第二单极子天线包括第二介质基板，所述第二介质基板与所述主介质基板固定连接，所述第二介质基板上设有第二辐射金属带，所述第二单极子天线还包括第二同轴连接器，所述第二同轴连接器具有第二外导体和第二内导体，所述第二单极子天线的接地端包括所述第二外导体，所述第二内导体与所述第二辐射金属带电性连接。

4.如权利要求3所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述第一介质基板和所述第二介质基板均垂直于所述主介质基板。

5.如权利要求4所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述主介质基板上设有至少两组固位通孔，所述第一介质基板靠近所述主介质基板的一侧和所述第二介质基板靠近所述主介质基板的一侧分别插接于所述固位通孔内。

6.如权利要求5所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述第一介质基板和所述第二介质基板通过胶粘与所述主介质基板固定连接。

7.如权利要求3所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述第一介质基板上还设有第一馈线，所述第一馈线连接于所述第一辐射金属带与所述第一内导体之间，所述第二介质基板上还设有第二馈线，所述第二馈线连接于所述第二辐射金属带与所述第二内导体之间，所述第一馈线的长度a与所述第二馈线的长度b适配设置并使得第一辐射金属带与所述第二辐射金属带的辐射频率适配。

8.如权利要求3所述的MIMO终端天线，其特征在于，所述第一辐射金属带包括第一竖条和第一横条，所述第一竖条的下侧与所述第一内导体连接，所述第一竖条的上侧与所述第一横条连接，所述第一横条的两端均连接有向下延伸的第二竖条。

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