一種基于矩形槽中和線的MIMO天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)其中包括鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(5)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱；中和線(5)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：天線結(jié)構(gòu)緊湊，天線單元之間的距離僅為2.2mm，小型化，節(jié)省空間；天線的帶寬覆蓋3.5GHz-6.5GHz；利用中和線使天線單元間的隔離程度高，在工作頻帶內(nèi)的隔離程度都在-24dB以下，中心頻率處的隔離度達(dá)到-30dB。

A MIMO antenna based on neutral slot and neutral line

The invention relates to a MIMO antenna and line based on rectangular groove, which is characterized in that it comprises: (1) the first antenna array antenna unit including mirror symmetry (A), second days (B), unit of rectangular dielectric substrate (2), 50 (3), Ohm feeder (4 line isolation and), the metal ground floor between the back surface of a dielectric substrate (5), including two circular antenna unit is located at (A, B) is positioned on the dielectric substrate (5) on the surface, and on the central axis of the mirror symmetry; and the line (5) 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, the distance between the antenna unit is only 2.2mm, compact, space saving; the bandwidth of the antenna covers 3.5GHz-6.5GHz and the isolation degree; using line antenna unit between the high degree of isolation in the working band in -24dB. The center frequency of the isolation reaches -30dB.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于矩形槽中和線的MIMO天線
本專利技術(shù)涉及一種用于無線通信領(lǐng)域的MIMO天線，具體涉及到一種基于矩形槽中和線的MIMO天線。
技術(shù)介紹
傳統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)是由一個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線組成的單輸入單輸出(SISO:Single-InputSingle-Output)通信系統(tǒng)。由香農(nóng)定理的信道容量計(jì)算公式可以得知，SISO系統(tǒng)在有噪聲的信道中進(jìn)行可靠通信有一個(gè)上限容量。不管采用哪種調(diào)制技術(shù)、編碼類型或者其他方式進(jìn)行通信傳輸,只能接近但無法超越香農(nóng)定理的極限值。然而,隨著移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展,消費(fèi)者對無線通信服務(wù)的質(zhì)量和業(yè)務(wù)的要求越來越高,稀缺的頻譜資源已經(jīng)成為通信發(fā)展的一個(gè)瓶頸,而MIMO(Multiple-InputMultiple-Output),多輸入多輸出)技術(shù)能夠在不提高發(fā)射功率和增加帶寬的前提下,利用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線組成的收發(fā)系統(tǒng)來減少信道衰落,并成倍地提高頻率利用率和系統(tǒng)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(tǒng)可利用的頻率資源已經(jīng)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(tǒng)的信道容量和可靠性。MIMO技術(shù)作為4G通信中的關(guān)鍵技術(shù)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(chǔ)上成倍地提高通信系統(tǒng)的信道容量，同時(shí)也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率等。一個(gè)MIMO系統(tǒng)通常包含了空時(shí)編解碼模塊，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制/解調(diào)模塊和天線系統(tǒng)。其中天線系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的最前端，天線的好壞將直接的影響整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞。MIMO技術(shù)是指是在發(fā)射和接收端分別采用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線進(jìn)行空間分集的技術(shù)，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(jīng)證明，當(dāng)不同的接收天線和不同的發(fā)射天線之間互不相關(guān)時(shí)，MIMO技術(shù)對多徑效應(yīng)可以加以利用，將多徑衰落信道的有害因素變?yōu)橛欣蛩兀瑥亩岣哒麄€(gè)MIMO系統(tǒng)的抗衰落和噪聲性能，因此可以獲得巨大的容量。MIMO天線設(shè)計(jì)是MIMO通信技術(shù)的三大關(guān)鍵技術(shù)之一。受到接收機(jī)或者發(fā)射機(jī)尺寸及結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)提出更高要求。因?yàn)樘炀€單元的設(shè)計(jì)、陣列單元的數(shù)目、陣列結(jié)構(gòu)以及排列方式等因素直接影響MIMO信道的空間相關(guān)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(guān)性，使得MIMO信道相應(yīng)矩陣接近滿秩，并取得MIMO系統(tǒng)最大容量是MIMO天線設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于設(shè)計(jì)一款適用于MIMO系統(tǒng)的緊湊高隔離的MIMO天線陣列，該天線利用中和線很好的實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)更加緊湊、小型化，滿足現(xiàn)代MIMO系統(tǒng)的要求。本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案：一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)其中包括鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，,隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(5)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱；中和線(5)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱。所述的一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，隔離中和線的一端接第一天線單元(A)的下端，另一端接第二天線單元(B)的下端。所述的一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，兩中和中和線的相交處為一銅錢形結(jié)構(gòu)(4)，內(nèi)部正方形的中心和外圓圓心重合。所述的一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，金屬接地板(4)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(shù)具有以下的特性和優(yōu)點(diǎn)：該天線結(jié)構(gòu)簡單，天線單元為兩圓形的輻射單元，結(jié)構(gòu)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(dá)到-30dB。可以通過改變中和線的圓形結(jié)構(gòu)的半徑和正方形的邊長，改善天線之間的耦合程度，也可以通過改變內(nèi)圓圓心的位置改善天的性能。金屬接地板采用部分金屬接地板，增加了天線的帶寬。附圖說明圖1-1是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的基本結(jié)構(gòu)俯視圖；圖1-2是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的側(cè)視圖；圖2-1是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的天線陣列的基本結(jié)構(gòu)；圖2-2是本專利技術(shù)實(shí)施實(shí)例1的金屬接地板的基本結(jié)構(gòu)；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的描述，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍不局限于以下所述。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)例如圖1-1所示，一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，它包括：天線陣列(1)其中包括鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，,隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(5)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱；中和線(5)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱。本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)例如圖1-1所示，介質(zhì)基板(2)是相對介電常數(shù)為4.4的FR-4。該介質(zhì)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(zhì)基板的上表面，金屬接地板位于介質(zhì)基板的下表面，金屬接地板的高度為H。如圖2-1所示，天線的輻射單元為圓形的微帶線，圓的半徑為R1，兩天線單元關(guān)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(zhì)基板的下邊緣對齊，饋線的線寬為g。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(huán)形部分外圓的半徑為R2，內(nèi)部正方形的邊長為2*R3；外圓圓心和正方形的中心重合。如圖2-2所示，金屬接地板為矩形，其寬為h，與50歐姆饋線的長度相同。該專利技術(shù)一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，設(shè)計(jì)參數(shù)：介質(zhì)基板的選擇：相對介電常數(shù)為4.4的FR4材料，F(xiàn)R4材料具有電絕緣性能穩(wěn)定、平整度好、表面光滑、無凹坑、厚度公差標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，它的電氣性能優(yōu)良，工作溫度較高，本身性能受環(huán)境影響小，是常用材料，便于制作和工業(yè)生產(chǎn)。介質(zhì)基板上的多輻射貼片和介質(zhì)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(shè)計(jì)該天線的中心頻率為4.5GHz，根據(jù)圓柱線的諧振頻率計(jì)算公式可以計(jì)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，R1＝5.1mm，R2＝4.5mm，R3＝2.1mm，S1＝1.3mm，S2＝1mm，h＝17mm，g＝1mm，d＝2.2mm，h2＝7.2mm,L2＝17mm。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)其中包括鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，,隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(5)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱；中和線(5)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于矩形槽中和線的MIMO天線，其特征在于，它包括：天線陣列(1)其中包括鏡像對稱的第一天線單元(A)、第二天單元(B)，矩形介質(zhì)基板(2)，50歐姆饋線(3)，,隔離中和線(4)，介于介質(zhì)基板背面的金屬接地板(5),其中兩圓形天線單元位于(A、B)位于介質(zhì)基板(5)的上表面，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱；中和線(5)位于兩圓形天線的中間，并且關(guān)于中心軸鏡像對稱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矩...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張小衛(wèi)，王燕燕，孟祥余，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱黑石科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23