一種超寬帶半切圓形縫隙mimo天線的制作方法
【專利說明】一種超寬帶半切圓形縫隙MIMO天線
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及MMO天線領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)提高隔離度的小型超寬帶(UWB)半切圓形縫隙MIMO天線。
【背景技術(shù)】
[0003]在過去的二十年里，移動通信技術(shù)和移動通信業(yè)務(wù)取得了巨大的進(jìn)步。如今第四代移動通信系統(tǒng)已投入商用，如LTE-Advanced系統(tǒng)和WirelessMAN-Advanced系統(tǒng)。其中LTE-Advance系統(tǒng)的上行速率可達(dá)500Mbps，下行速率可達(dá)lGbps。盡管第四代移動通信系統(tǒng)(4G)相較于第三代移動通信系統(tǒng)(3G)明顯改善了移動通信空中鏈路的質(zhì)量，從而使得運營商能改善原有通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。但是隨著移動用戶數(shù)量和需求的日益增長，而目前移動通信系統(tǒng)可利用的頻率資源又十分有限。這一現(xiàn)狀催生了通信領(lǐng)域?qū)δ芨行Ю妙l譜資源的新技術(shù)一MIMO (Multiple-1nput-Multiple-Output)技術(shù)的發(fā)明與研宄。
[0004]MMO技術(shù)對于盡可能接近甚至突破無線傳輸信道的物理限制有著明顯的優(yōu)勢:一是原數(shù)據(jù)流被分成N路子數(shù)據(jù)流并行發(fā)送，提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率；二是原數(shù)據(jù)流被分為N路子數(shù)據(jù)流并行發(fā)送，為接收機提供更多的獨立樣本，提高信噪比。如今，MMO技術(shù)已被視為第四代移動通信技術(shù)的核心技術(shù)，甚至在未來的第五代移動通信技術(shù)也占有及其重要的位置。而MMO天線的設(shè)計能從根本上影響系統(tǒng)實現(xiàn)好壞的因素，因此一個性能好的MIMO天線是具有重大的工程應(yīng)用價值的。
[0005]隨著小型化平面化移動通信終端的推廣，現(xiàn)今大多數(shù)通信設(shè)備都要求MMO天線在保持能獲得好性能的狀態(tài)下，尺寸盡可能的小。然而天線的輻射增益和阻抗帶寬會隨著MIMO天線尺寸的減小而減小，輻射方向圖也會發(fā)生畸變，更重要的是天線單元的耦合也會隨天線尺寸的減小而大幅增強。這會導(dǎo)致天線單元間的相關(guān)性大大的增加，結(jié)果MIMO通信系統(tǒng)的信道容量也自然隨之降低。目前已經(jīng)報道的數(shù)目不多的超寬帶MMO天線都存在尺寸大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。因此如何在有限的尺寸內(nèi)實現(xiàn)超寬帶，低互耦的天線是MMO天線設(shè)計亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種不足，本發(fā)明提出一種利用地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)提高隔離度的小型超寬帶(UWB )半切圓形縫隙MMO天線。本MMO天線不僅能提高隔離度，還具有易于加工，且改善阻抗帶寬，尺寸小的特點。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種超寬帶半切圓形縫隙MIMO天線，包括印制在基板背面的地板、第一天線單元、第二天線單元、設(shè)置在基板邊緣的第一激勵端口和第二激勵端口，第一天線單元和第二天線單元形成對稱結(jié)構(gòu)，第一天線單元和第二天線單元均為半切圓形縫隙天線單元，且第一天線單元和第二天線單元分別被放置在基板的兩側(cè)，第一天線單元和第二天線單元對稱軸處的地板上印制有地板細(xì)縫組；所述第一、二天線單元包括印制在地板的半圓形縫隙和印制在基板正面的半圓形饋線。
[0008]本發(fā)明采用半圓形縫隙天線，減小天線的尺寸，改善天線的阻抗帶寬；同時利用地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)提高M(jìn)IMO天線單元間的隔離度。通過兩者結(jié)合，本發(fā)明提出了一種尺寸小、隔離度高、結(jié)構(gòu)簡單的超寬帶MMO天線，它適合作為如手機等移動終端設(shè)備的MMO天線，能夠在多徑通信環(huán)境中，提供良好的分集增益，抵抗多徑衰落，或提供復(fù)用增益，提高系統(tǒng)的信道容量。
[0009]優(yōu)選的，所述地板細(xì)縫組包括若干條地板細(xì)縫，各細(xì)縫是等長等寬，且相鄰細(xì)縫間的間距相同。
[0010]為了減小由地板表面波引起的互耦，本發(fā)明提出利用地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)來減小天線單元間的互耦，提高天線單元間的隔離度。對于傳統(tǒng)地板結(jié)構(gòu)的MIMO天線，當(dāng)天線單元被激勵時，就會在系統(tǒng)地板上產(chǎn)生大量的地板電流，并且會有大量的地板電流從第一天線單元的激勵端口流向第二天線單元的第二激勵端口。本發(fā)明通過在兩個天線單元之間的地板中央增加一組同寬同長同間距的細(xì)縫。這種地板結(jié)構(gòu)能有效地將從第一激勵端口流向第二激勵端口的地板電流限制在細(xì)縫結(jié)構(gòu)中，從而極大地減小了從第一激勵端口流向第二激勵端口的地板電流。因此兩天線單元之間的隔離度得到有效地提高。而且地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)不會額外占用空間，加工制作也比較簡單。而在兩天線單元之間僅引入唯一的一組集中型的地板細(xì)縫能很好的保證的MMO天線地板的完整性，為其余的射頻電路設(shè)計預(yù)留了很大的可用空間。
[0011]優(yōu)選的，所述半切圓形縫隙天線單元的制作方式為:以正方形地板中心為圓心，在地板上印制一個圓形縫隙，并通過一段50歐姆的圓形饋線進(jìn)行饋電，；采用半切方法對圓形縫隙天線單元進(jìn)行切割，使切割后的半切圓形縫隙天線單元包括半圓形縫隙和半圓形饋線。
[0012]本發(fā)明首先制作了圓形縫隙作為MMO天線系統(tǒng)的天線單元，其是印制在正方形地板的中心，并通過一段50歐姆的圓形饋線進(jìn)行饋電。為了減小天線單元的尺寸，將圓形縫隙天線單元進(jìn)行半切。應(yīng)用了半切技術(shù)方法的半圓形縫隙天線單元的地板長度和半徑都與原圓形縫隙天線單元保持一致，只是圓形縫隙變成了半切圓形縫隙，圓形饋線變成了半切圓形饋線，地板的面積也減小了一半。因為半切圓縫隙的輸入阻抗比圓形縫隙的輸入阻抗大，所以能更好地與50歐姆的饋線匹配，形成超寬帶的阻抗帶寬。半切圓形縫隙天線單元在尺寸和阻抗特性上能更好滿足MMO天線的要求，所以最終選用半切圓形縫隙天線單元作為MIMO天線的天線單元。
[0013]優(yōu)選的，所述地板細(xì)縫組包括9條等長等寬的地板細(xì)縫，且相鄰細(xì)縫間的間距相同。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
對于天線而言，如果要拓寬天線帶寬或者降低天線工作頻段，就要增大天線的諧振路徑的長度。但是這樣就會相應(yīng)增大天線的尺寸大小。已有的適用于移動終端設(shè)備的小型MIMO天線，都存在著不能很好平衡寬帶寬與小尺寸這一矛盾的問題。而本發(fā)明提出采用半切技術(shù)的方法，能有效地改善MMO天線單元的阻抗匹配，達(dá)到能同時拓寬MMO天線的帶寬和減小MIMO天線的尺寸的效果，適合用于各種小型終端設(shè)備的天線系統(tǒng)中。
[0015]已有小型MMO天線設(shè)計，主要利用地板缺陷枝節(jié)、外置去耦網(wǎng)絡(luò)、寄生單元和歸一化技術(shù)等方法提高天線單元間的隔離度，但是這些結(jié)構(gòu)只適合應(yīng)用于窄帶的天線中，而且還會額外地增大天線的原有尺寸。而本發(fā)明提出的地板細(xì)縫結(jié)構(gòu)能在不增加天線尺寸的情況下有效地在整個超寬帶工作帶寬內(nèi)提高天線單元間的隔離度，并且僅僅引入唯一的一組集中型的細(xì)縫能對保證天線地板的完整性，為其余射頻電路預(yù)留空間很有利。
[0016]本發(fā)明提出的在不犧牲天線阻抗帶寬的前提下，能同時實現(xiàn)減小天線單元尺寸和提高隔離度的雙全設(shè)計，這對現(xiàn)實的應(yīng)用十分有必要。與已有移動終端設(shè)備的超寬帶MMO天線設(shè)計相比較，本發(fā)明具有更小的尺寸，更簡單的結(jié)構(gòu)、超寬帶的阻抗帶寬，更高的隔離度，從而可以節(jié)省加工時間，降低生產(chǎn)成本，并且能適用于更多種多功能小型手持設(shè)備中。
【附圖說明】
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