用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線制造技術

本發明專利技術涉及一種用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線。現有的通信系統終端天線耦合性差、占用空間較大。本發明專利技術包括正方形的基板，基板的頂面覆有金屬層，基板的底面設置有四根饋線。金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四根天線槽，構成四根槽天線；金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四組隔離槽組，每組包括平行的２～６根隔離槽，隔離槽為通槽，隔離槽組設置在相互垂直的兩條槽天線之間。四根饋線對應四根槽天線設置，槽天線的底部開有垂直于基板面的連接孔。本發明專利技術低剖面，體積小，結構簡單，易于大規模加工制作，成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于無線通信
，涉及一種天線，具體是一種用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線。
技術介紹
隨著無線通信系統的不斷發展，通信系統為了同時滿足用戶的不同需求，對于信 道傳輸數據速率的要求日益增加，因此對于信道容量需求也不斷增加。多輸入多輸出系統 為該問題的解決提供了一種較佳的方案。多輸入多輸出系統可以在不增加頻譜寬度和發射 功率的前提下增加信道容量。多輸入多輸出的天線結構作為該系統的終端起著十分重要的 作用。 為了將多輸入多輸出系統用于體積有限的通信系統的終端，就需要結構緊湊的天 線結構，但是這樣就會給天線之間引入較強的耦合，影響了天線的效率和分集增益等性能。 因此，同時滿足天線的體積和天線之間的較小耦合是一個難點。目前的用于多輸入多輸出 系統的天線大多是三維結構，占用空間較大，也給加工制作帶來困難，較難實用。
技術實現思路
本專利技術的目的就是針對現有多輸入多輸出天線系統的不足，提供一種平面多輸入 多輸出天線，該天線利用極化分集技術，以及起到濾波器作用的隔離槽組，將槽天線印刷在 體積很小的電路板上，并且各天線之間具有非常高的隔離度，實現了天線小體積，低剖面和 弱耦合的統一，可以增大通信系統的信道容量。 本專利技術包括正方形的基板，基板的頂面覆有金屬層，基板的底面設置有四根饋線。 金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四根天線槽，構成四根槽天線，所 述的槽天線相對于金屬層為通槽，槽天線的底部即為基板的頂面；槽天線的一端開放于正 方形的一邊，該條槽天線垂直于該邊，槽天線與正方形的兩條對應邊平行，并且到一條平行 邊距離D2是到另一條平行邊距離D工的4 8倍；槽天線的長度為lp A /5《L《A /3，槽 天線的寬度為d" A/125《K A/50， A為基板上天線工作頻率對應的波導波長。 金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四組隔離槽組，每組包括平行的 2 6根隔離槽，隔離槽相對于金屬層為通槽，隔離槽的底部即為基板的頂面；隔離槽的長 度為12，入/4《12《人/2，且12 > 1"隔離槽的寬度為d2，入/250《d2《入/62，且d2 < ; 隔離槽的一端開放于正方形的一邊，該條隔離槽平行于對應的槽天線，并且設置在相互垂 直的兩條槽天線之間。 四根饋線對應四根槽天線設置，所述的饋線為矩形，每根饋線的長邊與對應的槽天線垂直，饋線的長度為a、寬度為b， a > D"饋線的一端處于基板的邊沿。 槽天線的底部開有垂直于基板面的連接孔，所述的連接孔為矩形通孔，矩形的一邊位于槽天線一個側壁所在的平面；連接孔的位置與饋線的位置對應，矩形連接孔的長度為c、寬度為d， c《b、 d《d"并且連接孔的矩形端面在對應的矩形饋線的范圍內；連接孔的側壁鍍有金屬薄膜層，金屬薄膜層將槽天線與饋線連通。 本專利技術相比于現有技術具有以下優點 1、低剖面，體積小，結構簡單，易于大規模加工制作，成本低。 2 、易于與移動終端集成。 3、槽天線之間間距小，隔離高，互耦弱，效率高。可預見分集增益及信道容量大，有 利于多輸入多輸出系統的通信速率。附圖說明 圖l是本專利技術的俯視圖； 圖2是圖1對應的背面饋線示意圖； 圖3是圖1的A-A截面示意圖； 圖4是本專利技術中的槽天線反射系數的量測結果； 圖5是在沒有隔離槽組時相鄰槽天線隔離度的仿真結果； 圖6是在具有隔離槽組時相鄰槽天線隔離度的仿真結果和量測結果； 圖7是在沒有隔離槽組時相對槽天線隔離度的仿真結果； 圖8是在具有隔離槽組時相對槽天線隔離度的仿真結果和量測結果。具體實施例方式如圖1、圖2和圖3所示，用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線包括正方形 的基板5，基板5的頂面覆有金屬層l，基板5的底面設置有四根饋線6。 金屬層1以正方形對角線的交點為中心對稱開有四根天線槽，構成四根槽天線3， 槽天線3為通槽，槽天線3的底部即為基板5的頂面；槽天線3的一端開放于正方形的一邊， 該條槽天線3垂直于該邊，槽天線3與正方形的兩條對應邊平行，并且到一條平行邊距離D2 是到另一條平行邊距離DJ勺5倍；槽天線3的長度為A/3.25，槽天線3的寬度為A/70， 入為基板上天線工作頻率對應的波導波長。 金屬層1以正方形對角線的交點為中心對稱開有四組隔離槽組，每組包括平行 的三根隔離槽2，隔離槽2為通槽，隔離槽2的底部即為基板5的頂面；隔離槽2的長度為 入/2.7，隔離槽2的寬度為A/100 ;隔離槽2的一端開放于正方形的一邊，該條隔離槽2平 行于對應的槽天線3，并且設置在相互垂直的兩條槽天線3之間。 四根饋線6對應四根槽天線3設置，所述的饋線6為矩形；每根饋線6的長邊與對 應的槽天線3垂直，饋線6的長度為A/15、寬度為入/25，饋線的一端處于基板的邊沿。 槽天線3的底部開有垂直于基板面的連接孔4，所述的連接孔4為矩形通孔，矩形 的一邊位于槽天線3 —個側壁所在的平面；連接孔4的位置與饋線6的位置對應，矩形連接 孔4的長度為A/25、寬度為A/200，并且連接孔4的矩形端面在對應的矩形饋線6的范圍 內；連接孔4的側壁鍍有金屬薄膜層，金屬薄膜層將槽天線3與饋線6連通。饋線6以及連 接孔4共同為各天線單元提供饋電，以實現良好匹配。 該天線裝置可操作于任一主要頻帶上，該主要頻帶可依據使用者需求選用， 為方便說明，本實施例主要頻帶選用2.4-2.4875GHz加以說明。該天線所用基板是 FR4(玻璃纖維強化環氧樹脂，fiberglass reinforced印oxyresin)或是玻璃纖維強化BT(bismaleimide-triazine)制成的印刷電路板，亦可以為聚酰亞胺(polyimide)制成的 可橈性薄片基板(flexible filmsubstrate)。相鄰槽天線垂直設置，以保證相鄰槽天線的 主極化互相正交，增大隔離度，減小槽天線之間的耦合。 該多輸入多輸出天線的總體平面尺寸僅為O. X0. 4 A 。量測任意一槽天線的反 射系數如圖4所示，可見在2. 4-2. 4875GHz頻帶范圍內，槽天線的反射系數均小于_10dB。此 外，分別仿真量測圖1中所示槽天線在沒有隔離槽組和存在隔離槽組情況下的傳輸系數， 用以說明槽天線在有無隔離槽組情況下耦合程度的差異。如圖5所示，當沒有隔離槽組時， 仿真結果顯示相鄰槽天線之間的隔離度小于-10dB，如圖7所示，當沒有隔離槽組時，相對 的槽天線之間的隔離度小于-13dB。如圖6和圖8所示，當存在隔離槽組時，仿真結果顯示， 槽天線之間的隔離度有10dB的改善。本實例的量測結果顯示，槽天線之間的實測隔離度可 以達到小于-28dB，這一參數已經很好的滿足了多出入多輸出天線對于天線隔離度的要求。 綜上所述，可得知隔離槽組可以在不增加天線系統固有體積的情況下起到解耦合 的作用，這對于多輸入多輸出系統的分集增益以及信道容量起到至關重要的作用。 由于四天線系統本身旋轉對稱，因此所有槽天線的反射系數都可由一個槽天線的 反射系數表示，并且該四單元多輸入多輸出系統中任兩槽天線之間的傳輸系數均可由相鄰 槽天線之間傳輸系數或相對槽天線之間的傳輸系數之一表示。權利要求用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線，包括正方形的基板，其特征在于基板的頂面覆有金屬層，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線，包括正方形的基板，其特征在于：基板的頂面覆有金屬層，基板的底面設置有四根饋線；所述的金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四根天線槽，構成四根槽天線，槽天線相對于金屬層為通槽，槽天線的底部即為基板的頂面；槽天線的一端開放于正方形的一邊，該條槽天線垂直于該邊，槽天線與正方形的兩條對應邊平行，并且到一條平行邊距離Ｄ↓［２］是到另一條平行邊距離Ｄ↓［１］的４～８倍；槽天線的長度為ｌ↓［１］，λ／５≤ｌ↓［１］≤λ／３，槽天線的寬度為ｄ↓［１］，λ／１２５≤ｄ↓［１］≤λ／５０，λ為基板上天線工作頻率對應的波導波長；所述的金屬層以正方形對角線的交點為中心對稱開有四組隔離槽組，每組包括平行的２～６根隔離槽，隔離槽相對于金屬層為通槽，隔離槽的底部即為基板的頂面；隔離槽的長度為ｌ↓［２］，λ／４≤ｌ↓［２］≤λ／２，且ｌ↓［２］＞ｌ↓［１］，隔離槽的寬度為ｄ↓［２］，λ／２５０≤ｄ↓［２］≤λ／６２，且ｄ↓［２］＜ｄ↓［１］；隔離槽的一端開放于正方形的一邊，該條隔離槽平行于對應的槽天線，并且設置在相互垂直的兩條槽天線之間；所述的四根饋線對應四根槽天線設置，所述的饋線為矩形；每根饋線的長邊與對應的槽天線垂直，饋線的長度為ａ、寬度為ｂ，ａ≥Ｄ↓［１］，饋線的一端處于基板的邊沿；所述的槽天線的底部開有垂直于基板面的連接孔，連接孔為矩形通孔，矩形的一邊位于槽天線一個側壁所在的平面；連接孔的位置與饋線的位置對應，矩形連接孔的長度為ｃ、寬度為ｄ，ｃ≤ｂ、ｄ≤ｄ↓［１］，并且連接孔的矩形端面在對應的矩形饋線的范圍內；連接孔的側壁鍍有金屬薄膜層，金屬薄膜層將槽天線與饋線連通。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李慧，熊江，何賽靈，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：86[中國|杭州]