一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無源器件中天線領(lǐng)域,尤其是MBTO天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展,有限的無線資源面臨著通信數(shù)據(jù)大爆炸的困境, 傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)無法滿足數(shù)據(jù)傳輸速率和質(zhì)量的要求。多輸入多輸出(Multiple-Input Multiple-Output ΜΠω)技術(shù)能在不增加帶寬的情況下,成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻 譜利用率。并且已經(jīng)被列為LTE(Long Term Evolution)的核心技術(shù)之一。
[0003] 國內(nèi)外學(xué)者對MIMO天線做出了很多研究,例如:Y.Gao等人設(shè)計(jì)了一個(gè)中心頻率工 作在5.2GHz,應(yīng)用于WLAN,具有極小地板的兩單元MMO天線系統(tǒng),經(jīng)過修正,將兩個(gè)天線之 間親合度降到-28dB以下;Shuai Zhang等人提出一種針對PIFA天線的去親合技術(shù),利用一 種T型縫隙阻抗變換器,可以將單頻以及雙頻工作的MMO天線之間的耦合度得到有效地降 低。但是以上的天線都具有天線體積較大的缺點(diǎn),不利于當(dāng)前器件小型化的需求,另外,天 線單元的隔離度也相對較低,干擾較大,沒有極化分集特性。因此如何設(shè)計(jì)出具有分集特性 的小型化的高隔離度MMO天線就成了我們研究的方向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明設(shè)計(jì)出具有極化正交分集特性的適用于手機(jī)終 端的高隔離度MIMO天線,具有電尺寸小,隔離度高,具有極化分集功能和便于集成加工的特 性。
[0005] 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的MMO天線由四部分組成:1號天線單元,2號天線單元,介質(zhì)基板3 和接地板4。
[0006] 1號天線單元和2號天線單元均由一個(gè)T字型50歐姆端口饋電耦合線和輻射貼片Ic 組成,1號天線單元與2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線尺寸完全相同,且共用輻射貼 片lc,福射貼片Ic是一個(gè)邊長為L patCh的正方形貼片,其中Lpatch = 7.00±0.50mm,在福射貼 片Ic每個(gè)頂點(diǎn)處開一個(gè)邊長為si的正方形缺口 ld,在每個(gè)正方形缺口 Id相隔距離s2處,開 一個(gè)寬度為s3深度為si的長方形缺口2d,其中si = 1.2±0.05mm,s2 = 1.80±0.05mm,s3 = hj: 1.50±0.05mm,且sl+s2 = 3mm,在福射貼片Ic正中間,開一個(gè)邊長St 7 ι n nl 的 Leen= 3 土 (),() I mm 正方形缺口,選取正方形輻射貼片Ic的任意兩個(gè)相鄰邊,將1號天線單元和2號天線單元的T 字型50歐姆端口饋電耦合線與所選取的兩個(gè)邊分別平行放置,50歐姆端口饋電耦合線與所 選取的兩個(gè)邊之間的距離均為g,即1號天線單元和2號天線單元的兩條端口饋電耦合線分 別平行于正方形輻射貼片Ic所選取的兩個(gè)邊且相互垂直。
[0007] 1號天線單元和2號天線單元印刷在正方形介質(zhì)基板3上,正方形介質(zhì)基板3為相對 介電常數(shù)為10,損耗角正切為〇,厚度為h的藍(lán)寶石單晶,h為1.6_。
[0008] 接地板4位于正方形介質(zhì)基板3的下方,與正方形介質(zhì)基板3相連。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明設(shè)計(jì)的MMO天線,兩個(gè)天線單元具有T型饋電耦合線 端口互相垂直,輻射貼片共用的特征,使天線電尺寸極大縮小,在手機(jī)等移動(dòng)終端的應(yīng)用 中,小尺寸可以極大地減小占用空間;本發(fā)明的耦合饋電線及以及輻射單元均采用微帶線, 使天線剖面較低,且易于加工;本發(fā)明采用在輻射貼片中心挖去正方形和在四個(gè)邊上挖去 矩形的技術(shù),能夠極大增加天線隔離度,最大可以達(dá)到-40.04dB;本發(fā)明設(shè)計(jì)的天線具有穩(wěn) 定的極化分集特性;本發(fā)明的介質(zhì)基板采用介電常數(shù)為10的藍(lán)寶石單晶材料,這種材料的 生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好、穩(wěn)定性高且具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,易于處理和清洗,因此本 發(fā)明適于批量生產(chǎn),有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明天線的結(jié)構(gòu)示意圖,圖1(a)圖是天線的俯視圖,圖1(b)圖是天線的背 視圖。
[0011] 圖2為天線的仿真S參數(shù)。
[0012] 圖3為天線的輻射方向圖,圖3(a)是天線XOY面的輻射方向圖,圖3(b)是天線YOZ面 的輻射方向圖。
[0013] 圖中Ia-I號天線單元的T型饋電耦合線饋電部分,Ib-I號天線單元的T型饋電耦合 線耦合部分,Ic-I號天線單元和2號天線單元共用的輻射貼片,Id-輻射貼片頂點(diǎn)所開的正 方形缺口,2d-輻射貼片所開的長方形缺口,2a_2號天線單元的T型饋電耦合線饋電部分, 2b-2號天線單元的T型饋電親合線親合部分,3-介質(zhì)基板。4-接地板,X,y-坐標(biāo)軸,Lfd-l號 天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分長度,W fe3e3d-I號天線單元和2號天線單 元的T型饋電耦合線耦合部分寬度,Lpcirt-I號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線端 口饋電部分長度,W pcjrt-I號天線單元和2號天線單元的T型饋電親合線端口饋電部分寬度, Lpatch-輻射貼片Ic的邊長,g-Ι號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線和輻射貼片之間 的距離,L sub-介質(zhì)基板3的長度,Uen-輻射貼片Ic正中心所開的正方形缺口,si-正方形Id的 邊長,s3-長方形2d的寬度,s2-正方形Id與長方形2d之間的相隔距離,Portl和Port2分別是 1號天線單元和2號天線單元的饋電端口。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0015] 本發(fā)明所設(shè)計(jì)的MMO天線由四部分組成:1號天線單元,2號天線單元,介質(zhì)基板3, 接地板4,如圖1所示,具體的尺寸參數(shù)如表1所示。
[0016] 表1.附圖中所示的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表(單位:mm)。
[0018] 表中的字母代表圖中的幾何尺寸參數(shù),在圖1中有標(biāo)示。
[0019] Lfe3e3d為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分長度,Wfe3e3d為1號天 線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分寬度,L pcirt為1號天線單元和2號天線單元 的T型饋電耦合線端口饋電部分長度,Wpcirt為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線 端口饋電部分寬度,Lpatd 1為福射貼片Ic的邊長,g為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電 耦合線和輻射貼片之間的距離,Lsub為介質(zhì)基板3的長度,L cen為輻射貼片Ic正中心所開的正 方形缺口,si為正方形Id的邊長,s3為長方形2d的寬度,s2為正方形Id與長方形2d之間的相 隔距離,Portl和Port2分別是1號天線單元和2號天線單元的饋電端口。
[0020] 具體的實(shí)施方法為:
[0021] 1號天線單元由50歐姆端口饋電耦合線(圖1(b)中所示為la,Ib)和輻射貼片Ic組 成。Ia是1號天線單元的50歐姆T型饋電耦合線饋電部分,Ib是1號天線單元的T型饋電耦合 線耦合部分,la,lb垂直放置組成了T型的饋電線。Ic是1號天線單元的邊長為L patch的正方形 福射貼片,Lpatd1的取值范圍為6.5mm~7.5mm,任意選取正方形福射貼片的一個(gè)邊,將1號天 線單元的50歐姆端口饋電耦合線與所選取的邊平行放置,距離為g,g的取值范圍為0.08mm ~0.10mm。能量通過Ib親合到福射貼片Ic部分進(jìn)行福射。la,lb,Ic這三個(gè)部分組成了 1號天 線單元。
[0022] 2號天線單元也是由50歐姆端口饋電耦合線(圖1(a)中所示為2a、2b)和輻射貼片 Ic組成,2a是2號天線單元的50歐姆T型饋電耦合線饋電部分,2b是2號天線單元的T型饋電 耦合線耦合部分,2a、2b垂直放置組成了 T型的饋電線。兩個(gè)天線單元共用同一個(gè)輻射貼片 lc,能夠極大縮小天線尺寸,實(shí)現(xiàn)小型化的目的,另外,選取正方形輻射貼片與1號天線單元 的50歐姆端口饋電耦合線相鄰的一條邊,將2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線與所選 取的邊平行放置,距離也為的取值范圍為0.08mm~0.10mm。這樣兩天線單元的端口饋電 耦合線也相互垂直,從而使天線具有正交分集特性。在輻射貼片I c上挖去的邊長為Uen的正 方形具有提高兩個(gè)天線單元隔離度的作用。
[0023] 1號天線單元和2號天線單元,印刷在大小為Lsub*Lsub,相對介電常數(shù)為10,厚度為 h,損耗角正切為0的藍(lán)寶石單晶基板3上,Lsub的取值范圍為13. OOmm~15.00mm。材料穩(wěn)定性 好,機(jī)械強(qiáng)度高,易于處理和清洗。
[0024]介質(zhì)基板3下表面和接地板4相連。
[0025]用電磁仿真軟件HFSS對天線模型進(jìn)行仿真優(yōu)化,確定尺寸參數(shù),得到天線的回波 損耗曲線,附圖中圖2為天線的仿真回波損耗圖,圖3為MIMO天線輻射方向圖。可以看出,本 發(fā)明設(shè)計(jì)的MMO天線具有高隔離度的特性,并且此天線具有極化分集的特性。從而驗(yàn)證本 發(fā)明的可實(shí)施性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線,包括1號天線單元、2號天線單元、介 質(zhì)基板(3)和接地板(4 ),其特征在于: 1號天線單元和2號天線單元均由一個(gè)T字型50歐姆端口饋電耦合線和輻射貼片(lc)組 成,1號天線單元與2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線尺寸完全相同,且共用輻射貼片 (1C),福射貼片(1C)是一個(gè)邊長為Lpatch的正方形貼片,其中L patch = 7.00 ±0.50mm,在福射 貼片(lc)每個(gè)頂點(diǎn)處開一個(gè)邊長為si的正方形缺口(Id),在每個(gè)正方形缺口(Id)相隔距離 s2處,開一個(gè)寬度為s3深度為si的長方形缺口(2d),其中si = 1.2±0.05mm,s2= 1.80 土 0.05mm,s3 = 1.50±0.05mm,且sl + s2 = 3mm,在福射貼片(lc )正中間,開一個(gè)邊長為的正方形缺口,選取正方形輻射貼片(lc)的任意兩個(gè)相鄰邊,將1號天線 單元和2號天線單元的T字型50歐姆端口饋電耦合線與所選取的兩個(gè)邊分別平行放置,50歐 姆端口饋電耦合線與所選取的兩個(gè)邊之間的距離均為g,即1號天線單元和2號天線單元的 兩條端口饋電耦合線分別平行于正方形輻射貼片(lc)所選取的兩個(gè)邊且相互垂直; 1號天線單元和2號天線單元印刷在正方形介質(zhì)基板(3)上,正方形介質(zhì)基板(3)為相對 介電常數(shù)為10,損耗角正切為〇,厚度為h的藍(lán)寶石單晶,h為1.6mm; 接地板(4)位于正方形介質(zhì)基板(3)的下方,與正方形介質(zhì)基板(3)相連。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線,涉及無源器件中天線領(lǐng)域,本發(fā)明MIMO天線由天線單元、介質(zhì)基板和接地板組成,天線單元中的輻射貼片為井字型,天線單元具有T型饋電耦合線端口互相垂直,輻射貼片共用的特征,使天線電尺寸極大縮小,可以極大地減小占用空間,采用微帶線使天線剖面較低且易于加工,本發(fā)明天線能夠極大增加天線隔離度,具有穩(wěn)定的極化分集特性,介質(zhì)基板材料的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好、穩(wěn)定性高且具有很高的機(jī)械強(qiáng)度,易于處理和清洗,因此本發(fā)明適于批量生產(chǎn),有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【IPC分類】H01Q1/52, H01Q1/50, H01Q1/38
【公開號】CN105680168
【申請?zhí)枴緾N201610020868
【發(fā)明人】李海雄, 魏彤欣, 丁君, 郭陳江
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月14日