專利名稱：支持mimo技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種無線數(shù)據(jù)卡天線，特別涉及一種支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線。
背景技術：
未來的無線網(wǎng)絡必將是集IP、寬帶、移動、多媒體一體化的融合網(wǎng)絡。而基于IEEE 802. 16系列標準的WiMAX作為最新的寬帶無線接入技術，具有IP化、移動化、寬帶化和多業(yè)務支持等特點，代表了未來高速移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展方向。因此目前全球無線城市的建設基本都采用的是WiFi+WiMax的無線網(wǎng)狀網(wǎng)技術，這也是無線網(wǎng)絡最基本的技術，在未來一段時間，該技術都不會被新的無線技術取代。WIMAX這一新技術的主要優(yōu)點體現(xiàn)在如下幾個方面首先，WiMAX建網(wǎng)速度快，建設及運營成本低。WiMAX低成本、易管理、覆蓋范圍廣、 可實現(xiàn)無縫切換和平滑升級的特點，能夠讓運營商實現(xiàn)快速的網(wǎng)絡部署，并降低網(wǎng)絡的建設與運營成本；WiMAX可實現(xiàn)多種覆蓋模式，既能在人煙稀少的地區(qū)實現(xiàn)大范圍覆蓋，又能在人流集中的地區(qū)很好地實現(xiàn)熱點區(qū)域的覆蓋。其次，WiMAX傳輸速率高。從理論上講， WiMAX可以提供的最高接入速率可達70Mb/s，便于運營商為用戶提供高速的移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務。另外，WiMAX應用場景豐富。WiMAX能夠提供固定、游牧、便攜、簡單移動和全移動五種應用場景，能夠與現(xiàn)有2G/3G移動網(wǎng)絡融合，豐富2G/3G網(wǎng)絡的業(yè)務，從而可使運營商提升整網(wǎng)的業(yè)務融合能力，從而提升整體競爭力。作為一種新興的無線寬帶技術，WiMAX將引領我們走向無線寬帶新時代。而MIMO多天線技術的性能是決定WiMAX產(chǎn)品核心競爭力的重要因素之一。優(yōu)良的多天線技術將大幅提升頻譜效率，降低每比特成本，有效提升用戶體驗，還可以提高覆蓋， 改善小區(qū)邊緣用戶的吞吐率，減少基站數(shù)目，降低建網(wǎng)及維護成本。通過適當?shù)陌l(fā)射信號形式和接收機設計，多天線技術可以在不顯著增加無線通信系統(tǒng)成本的同時，提高系統(tǒng)量，從而成為增強WiMAX核心競爭力的利器。從技術上講，采用多天線技術后，可獲得下列增益1)功率增益(Power fein):采用多天線發(fā)射時，由于有η個發(fā)射通道，發(fā)射的總功率相當于單天線發(fā)射的η倍，因此可以獲得IOlog (n) dB的功率增益。雖然在單天線發(fā)射時也可以增加發(fā)射功率，但對功放的要求將提高，實現(xiàn)難度增大，從而成本也會相應增加；2)陣列增益(Array Gain)陣列增益是指在發(fā)射總功率相同的前提下，對接收端平均信噪比的改善量。通過對信號的相干合并，各種多天線系統(tǒng)都可以獲得陣列增益。也就是說，采用多天線技術后，可提高接收信噪比；3)空間分集增益(S ρ a c e Di ν e r s i t yGain):由于無線信道的衰落特性， 單天線系統(tǒng)的信號可能存在深衰落。采用多天線技術后，通常各天線間隔足夠遠，可保證不同天線的信號衰落相對獨立。因此，合并后的接收信號的信噪比波動將變得平穩(wěn)，從而改善了接收信號質(zhì)量，這就是空間分集增益；4)干擾抑制增益(C ο c h a η η e !Interference Reduction Gain):在蜂窩移動通信系統(tǒng)中，由于存在頻率復用，因此小區(qū)間干擾不可忽視。與白噪聲不同，干擾信號為有色噪聲，可在接收端通過適當?shù)亩嗵炀€空域加權，合并期望信號的同時，抑制干擾信號， 從而獲得對接收端平均信干噪比的改善，這就是干擾抑制增益；5)空間復用增益(Spatial MultiplexingGain):空間復用增益是指在相同發(fā)射功率和相同帶寬的前提下，對數(shù)據(jù)吞吐量/傳輸速率的改善?？臻g復用增益可通過在相同的時頻資源上傳送多個并行的數(shù)據(jù)流獲得，而這些復用的數(shù)據(jù)流通過不同的天線來區(qū)分。作為增強WiMAX核心競爭力的多天線MIMO技術，在高端筆記本現(xiàn)已獲得廣泛應用，尤其是在無線數(shù)據(jù)卡的應用上。當前筆記本電腦用支持MIMO技術的WIMAX無線數(shù)據(jù)卡天線主要有兩個，一個是收發(fā)兩用天線，另一個為單一接收天線。天線的工作頻率帶寬均為2. 5GHz 2. 7GHz。為了保證兩天線之間的隔離度，當前采用的布置方法主要有兩種，一是數(shù)據(jù)卡電路部分與天線分開，天線外置通過長的同軸電纜與電路板相連，這種情況下數(shù)據(jù)卡與筆記本電腦實際上類一體化的設計；而另一種對可分離的數(shù)據(jù)卡而言兩天線的布置往往是一個置頂，一個放在側面，這極大地制約了無線數(shù)據(jù)卡的小型化，成為無線數(shù)據(jù)卡 “U”盤化發(fā)展的主要瓶頸。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種在小空間內(nèi)實現(xiàn)高隔離度的支持 MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線。為了解決以上的技術問題，本實用新型提供了一種支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線，在一個雙面覆銅的微波介質(zhì)基板的上、下面分別復合有銅鉬板制成的共面波導上金屬地板和共面波導下金屬地板，在與共面波導上金屬地板同一平面上有二條平行的共面波導饋線，在二條波導饋線末端分別有輻射貼片與通過交指電容與波導饋線耦合，構成二幅天線，二個上輻射貼片之間設有高阻線，改善了兩天線之間的隔離度，二個上輻射貼片分別有短路針與共面波導下金屬地板的連接線連接。所述高阻線位于兩條平行的共面波導饋線之間，并與饋線末端直接相連。本實用新型的優(yōu)越功效在于1)本實用新型的天線結構，減少了單個天線的幾何尺寸，在多個天線之間采用附加的高阻線，有效改善了兩天線之間的隔離度；2)本實用新型通過交指電容的耦合饋電方式拓展了天線的頻率帶寬；3)易實現(xiàn)共型或嵌入式設計，制造成本低。

圖1為本實用新型增加了高阻線并采用交指電容耦合天線的結構示意圖；圖2為本實用新型增加了高阻線的MIMO天線的兩天線之間的隔離度(S12)及兩天線的回波損耗(Sn，&2)曲線圖圖3為原來沒有加高阻線的采用交指電容耦合MIMO天線示意圖；圖4為原來沒有增加高阻線的采用交指電容耦合MIMO天線的兩天線之間的隔離度(S12)及兩天線的回波損耗(Sn，S22)曲線圖；圖中標號說明
4[0023]201a，201b—共面波導饋線；202a，20 —福射貼片；206—共面波導上金屬地板；207—共面波導下金屬地板；208—介質(zhì)基板；205a，20 —短路針；204a，204b—共面波導下金屬地板連接線短路針針孔；220a, 220b—共面波導下金屬地板連接線；203—高阻線；711a，711b—交指電容。
具體實施方式
請參閱附圖所示，對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示，本實用新型提供了一種支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線，在一個矩形雙面覆銅的微波介質(zhì)基板208的上、下面分別復合有銅鉬板制成的共面波導上金屬地板206和共面波導下金屬地板207，在與共面波導上金屬地板同一平面上有二條平行的共面波導饋線201a，201b。在二條波導饋線201a，201b末端分別有輻射貼片 202a, 202b通過采用交指電容711a，711b與波導饋線201a，201b耦合，構成二幅天線，二個上輻射貼片20 , 202b之間有高阻線203，高阻線203在末端與波導饋線201a，201b直接相連。二個上輻射貼片20 ，202b分別有短路針20 ，205b與共面波導下金屬地板207的連接線220a，220b連接。如圖2所示，增加高阻線后兩天線之間的隔離度(S12)降在2-4GHZ的工作頻段內(nèi)均降到了-IldB以下(位于-IldB至-16dB)；而沒有加高阻線的ΜΙΜΟ天線(圖3)的兩天線在2. 3-3. 6GHz的工作頻段內(nèi)的隔離度均位于-8. 5至-IOdB (圖4)，說明高阻線可有效提高天線之間的隔離度2. 5dB以上。圖1所示實施例中各天線幾何尺寸與天線工作頻率關系如下天線工作頻率2 4GHz,采用的雙面覆銅的微波介質(zhì)基板208為厚度為0. 8mm，介電常數(shù)為4，3的FR4板，輻射貼片202a，202b尺約為3_4mmX2. 5-3mmX0. 8mm(長X寬X厚)，二條共面波導饋線 201a, 201b寬度約為2. 5_3mm，交指電容711a，71 Ib的指寬約為0. 2-0. 3mm，指寬之間的間距約為0. 2-0. 3mm,交指對數(shù)約為3-5對。高阻線203的線寬約為0. 15_0. 2mm,高阻線長 10-15mm。兩輻射貼片20 , 202b之間的間距約為7_10mm，兩輻射貼片2(^a，202b與共面波導上金屬地板206的間距約為2-4mm。下連接線220a，220b寬度約為0. 2-0. 4mm,長度約為 8-15mm。兩天線所占面積為8. 5_10mmX 20_25mm。兩天線所占面積為8. 5_10mmX 20_25mm。 此實施例獲得的MIMO天線的工作頻率帶寬及兩天線之間的隔離度結果如圖2所示。
權利要求1.一種支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線，在一個雙面覆銅的微波介質(zhì)基板的上、下面分別復合有銅鉬板制成的共面波導上金屬地板和共面波導下金屬地板， 其特征在于在共面波導上金屬地板同一平面上設有二條平行的共面波導饋線，在二條共面波導饋線末端分別有輻射貼片通過交指電容與波導饋線耦合，構成二個天線，二個上輻射貼片之間還設有高阻線，二個上輻射貼片分別有短路針與共面波導下金屬地板的連接線連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線，其特征在于所述高阻線位于兩條平行的共面波導饋線之間，并與饋線末端直接相連。
專利摘要本實用新型公開了一種支持MIMO技術的寬頻帶高隔離度無線數(shù)據(jù)卡天線，在一個雙面覆銅的微波介質(zhì)基板的上、下面分別復合有銅鉑板制成的共面波導上金屬地板和共面波導下金屬地板，在與共面波導上金屬地板同一面平的上表面上設有二條平行的共面波導饋線，在二條波導饋線末端分別有輻射貼片通過交指電容與波導饋線耦合，構成二幅天線，二個上輻射貼片之間有高阻線，高阻線位于兩平行共面波導饋線之間,并與饋線末端直接相連，二個上輻射貼片分別有短路針與共面波導下金屬地板的連接線連接。本實用新型的優(yōu)點是減少了單個天線的幾何尺寸，在多個天線之間采用附加的高阻線，提高了多個天線之間的隔離度；通過交指電容的耦合饋電方式拓展了天線的頻率帶寬；易實現(xiàn)共型或嵌入式設計，制造成本低。
文檔編號H01Q1/38GK202127084SQ20112017125
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權日2011年5月26日
發(fā)明者賀連星 申請人:上海聯(lián)能科技有限公司