一種階梯漸進型MIMO天線制造技術

本發明專利技術涉及一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，它包括：鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質基板(2)，介于介質基板背面的金屬接地板(5),50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質基板(2)的上表面，并且關于中心軸鏡像對稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關于中心軸鏡像對稱。本發明專利技術的優點在于：天線結構緊湊，小型化，節省空間；天線帶寬較寬，在4GHz-6GHz具有良好的輻射特性；天線單元的隔離程度高，在工作頻帶內的隔離程度都在-24dB以下，中心頻率處的隔離度達到-30dB。

A ladder step type MIMO antenna

The invention relates to a ladder type progressive MIMO antenna, which is characterized in that it comprises a first antenna unit with mirror symmetry (A), second days (B), unit of rectangular dielectric substrate (2), the metal ground floor between the back surface of a dielectric substrate (5), (3), 50 ohm feeder and isolation line (4), including two circular antenna unit is located at (A, B) is positioned on the dielectric substrate (2) on the surface, and on the central axis of the mirror symmetry; and the line (4) located in the middle of two circular antenna, and on the central axis of the mirror symmetry. The invention has the advantages that the antenna has the advantages of compact structure, compact, space saving; antenna with wide bandwidth, has good radiation characteristics in 4GHz-6GHz; isolation of the antenna element is high, degree of isolation in the working band under -24dB, the isolation of the center frequency up to -30dB.

【技術實現步驟摘要】
一種階梯漸進型MIMO天線
本專利技術涉及一種用于無線通信領域的MIMO天線，具體涉及到一種階梯漸進型MIMO天線。
技術介紹
傳統的無線通信系統是由一個發射天線和一個接收天線組成的單輸入單輸出(SISO:Single-InputSingle-Output)通信系統。由香農定理的信道容量計算公式可以得知，SISO系統在有噪聲的信道中進行可靠通信有一個上限容量。不管采用哪種調制技術、編碼類型或者其他方式進行通信傳輸,只能接近但無法超越香農定理的極限值。然而,隨著移動通信技術的迅速發展,消費者對無線通信服務的質量和業務的要求越來越高,稀缺的頻譜資源已經成為通信發展的一個瓶頸,而MIMO(Multiple-InputMultiple-Output,多輸入多輸出)技術能夠在不提高發射功率和增加帶寬的前提下,利用多個發射天線和接收天線組成的收發系統來減少信道衰落,并成倍地提高頻率利用率和系統容量。隨著用戶日漸增長的需求，移動通信的傳輸也逐漸需要變得更可靠、更高效和更高速。但是目前移動通信系統可利用的頻率資源已經變得十分有限和珍貴，因此不能再通過過多的頻譜來增加系統的信道容量和可靠性。MIMO技術作為4G通信中的關鍵技術之一，在信號傳輸過程中，可以在不犧牲額外的頻譜資源的基礎上成倍地提高通信系統的信道容量，同時也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率等。一個MIMO系統通常包含了空時編解碼模塊，模數/數模轉換模塊、調制/解調模塊和天線系統。其中天線系統是整個系統的最前端，天線的好壞將直接的影響整個系統性能的好壞。MIMO技術是指是在發射和接收端分別采用多個發射天線和接收天線進行空間分集的技術，它采用的是分立式多天線，能夠有效的將通信鏈路分解成為許多并行的子信道，從而大大提高容量。通常來說,信道的多徑衰落視為危害的因素，信息論已經證明，當不同的接收天線和不同的發射天線之間互不相關時，MIMO技術對多徑效應可以加以利用，將多徑衰落信道的有害因素變為有利因素，從而提高整個MIMO系統的抗衰落和噪聲性能，因此可以獲得巨大的容量。MIMO天線設計是MIMO通信技術的三大關鍵技術之一。受到接收機或者發射機尺寸及結構的限制，需要在有限的空間盡可能多地布置天線單元，對天線單元和天線陣列設計提出更高要求。因為天線單元的設計、陣列單元的數目、陣列結構以及排列方式等因素直接影響MIMO信道的空間相關性。如何在有限的空間里使得陣列中各天線單元具有較小的相關性，使得MIMO信道相應矩陣接近滿秩，并取得MIMO系統最大容量是MIMO天線設計的難點。
技術實現思路
本專利技術的目的在于設計一款適用于MIMO系統的緊湊高隔離的MIMO天線陣列，該天線利用中和線很好的實現了兩圓形天線單元的高度隔離，較好的減少了天線單元的互耦特性，使天線的結構更加緊湊、小型化，滿足現代MIMO系統的要求。本專利技術所采用的技術方案：一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，它包括：鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質基板背面的金屬接地板(5),其中兩漸進圓形天線單元位于(A、B)位于介質基板(2)的上表面，并且關于中心軸鏡像對稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關于中心軸鏡像對稱。所述的一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，兩鏡像對稱的天線單元為漸進型，天線上半部分為半圓型，下半部分為階梯漸進型。所述的一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，在兩天線單元的第一階梯處引入中和線結構，兩中和中和線的相交處為一圓環形結構(4)，內圓的圓心和外圓的圓心在同一垂直線上，但兩圓心不重合，內圓圓心位于外圓圓心的正上方。所述的一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，金屬接地板(5)為部分接地板，接地板的高度和50歐姆饋線的高度相同。該專利技術具有以下的特性和優點：該天線結構簡單，天線單元為兩圓形的輻射單元，結構緊湊，兩天單元的間距較小，可以在不影響性能的前提下使天線更加小型化。通過中和線可以有效的減少天線單元之間的互耦，使天線之間的隔離度達到-30dB?？梢酝ㄟ^調節中和線圓環的外圓半徑和內圓半徑的大小，改善天線之間的耦合程度，也可以通過改變內圓圓心的位置改善天的性能。該天線具有較寬的帶寬，天帶寬在4GHz-6GHz之間，帶寬范圍在超寬帶帶寬(3.1-10.6GHz)內，可以用于超寬帶。該天線具有良好的的輻射特性，在中心頻率處的回波損耗可以達到-17dB。附圖說明圖1-1是本專利技術實施實例1的基本結構俯視圖；圖1-2是本專利技術實施實例1的側視圖；圖2-1是本專利技術實施實例1的天線陣列的基本結構；圖2-2是本專利技術實施實例1的金屬接地板的基本結構；具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的描述，但本專利技術的保護范圍不局限于以下所述。本專利技術的一個實例如圖1-1所示，一種階梯漸進型MIMO天線，它包括：鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質基板背面的金屬接地板(5),其中兩漸進圓形天線單元位于(A、B)位于介質基板(2)的上表面，并且關于中心軸鏡像對稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關于中心軸鏡像對稱。本專利技術的一個實例如圖1-1所示，介質基板(2)是相對介電常數為4.4的FR-4。該介質基板的厚度為0.8mm，寬度為W，長度為L。如圖1-2所示，該天線的輻射單元位于介質基板的上表面，金屬接地板位于介質基板的下表面，金屬接地板的高度為H。如圖2-1所示，天線的輻射單元為漸進階梯圓形的微帶線，圓的半徑為R1，兩天線單元關于軸向成鏡像對稱，天線單元之間的距離為d；50歐姆饋線的下邊緣和介質基板的下邊緣對齊，饋線的線寬為g。如圖2-1所示，天線的輻射單元為漸進階梯圓形結構，在圓形輻射金屬片的下半圓刻蝕兩階梯結構，階梯一的上邊緣與圓心在同一水平線上，階梯寬度為W1，高度為L1；階梯二的寬度為W2，階梯的高度為L2。如圖2-1所示，中和線的線寬為S2，與50歐姆饋線的距離為S1；中和線中間環形部分外圓的半徑為R2，內圓的半徑為R3；內圓圓心與外圓圓心位于同一直線上，內圓圓心位于外圓圓心的正上方。如圖2-2所示，金屬接地板為部分金屬地，其高度為h。該專利技術一種階梯漸進型MIMO天線，設計參數：介質基板的選擇：相對介電常數為4.4的FR4材料，FR4材料具有電絕緣性能穩定、平整度好、表面光滑、無凹坑、厚度公差標準的特點，它的電氣性能優良，工作溫度較高，本身性能受環境影響小，是常用材料，便于制作和工業生產。介質基板上的多輻射貼片和介質基板下的金屬接地板均采用銅材料。一般來說單極子天線的中心輻射頻率大概等于同等面積的圓柱線的輻射頻率，設計該天線的中心頻率為4.5GHz，根據圓柱線的諧振頻率計算公式可以計算得到輻射片的尺寸。如圖1-1，圖2-1，圖2-2所示，該MIMO天線的具體尺寸為：W＝35mm，L＝33mm，WI＝4.1mm,W2＝3mm,L1＝2mm,L2＝1mm,R1＝5.1mm，R2＝4.5mm，R3＝2.1mm，S1＝1.3mm，S2＝1mm，h＝17mm，g＝1mm，d＝2.2mm，h2＝7.2mmh1＝17mm。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質基板背面的金屬接地板(5),其中兩漸進圓形天線單元位于(A、B)位于介質基板(2)的上表面，并且關于中心軸鏡像對稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關于中心軸鏡像對稱。

【技術特征摘要】
1.一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質基板背面的金屬接地板(5),其中兩漸進圓形天線單元位于(A、B)位于介質基板(2)的上表面，并且關于中心軸鏡像對稱；中和線(4)位于兩圓形天線的中間，并且關于中心軸鏡像對稱。2.根據權利要求1所述的一種階梯漸進型MIMO天線，其特征在于，兩鏡像對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張小衛，高爽，耿一方，
申請(專利權)人：哈爾濱黑石科技有限公司，
類型：發明
國別省市：黑龍江,23