專利名稱：用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，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。
背景技術(shù)：
隨著無線通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)為了同時滿足用戶的不同需求，對于信 道傳輸數(shù)據(jù)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(tǒng) 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(tǒng)可以在不增加頻譜寬度和發(fā)射 功率的前提下增加信道容量。多輸入多輸出的天線結(jié)構(gòu)作為該系統(tǒng)的終端起著十分重要的 作用。 為了將多輸入多輸出系統(tǒng)用于體積有限的通信系統(tǒng)的終端，就需要結(jié)構(gòu)緊湊的天 線結(jié)構(gòu)，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(tǒng)的天線大多是三維結(jié)構(gòu)，占用空間較大，也給加工制作帶來困難，較難實用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有多輸入多輸出天線系統(tǒng)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(shù)，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(xiàn)了天線小體積，低剖面和 弱耦合的統(tǒng)一，可以增大通信系統(tǒng)的信道容量。 本發(fā)明包括正方形的基板，基板的頂面覆有金屬層，基板的底面設(shè)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的槽天線，并且設(shè)置在相互垂 直的兩條槽天線之間。 四根饋線對應(yīng)四根槽天線設(shè)置，所述的饋線為矩形，每根饋線的長邊與對應(yīng)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(cè)壁所在的平面；連接孔的位置與饋線的位置對應(yīng)，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(yīng)的矩形饋線的范圍內(nèi)；連接孔的側(cè)壁鍍有金屬薄膜層，金屬薄膜層將槽天線與饋線連通。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點 1、低剖面，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)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(tǒng)的通信速率。
圖l是本發(fā)明的俯視圖； 圖2是圖1對應(yīng)的背面饋線示意圖； 圖3是圖1的A-A截面示意圖； 圖4是本發(fā)明中的槽天線反射系數(shù)的量測結(jié)果； 圖5是在沒有隔離槽組時相鄰槽天線隔離度的仿真結(jié)果； 圖6是在具有隔離槽組時相鄰槽天線隔離度的仿真結(jié)果和量測結(jié)果； 圖7是在沒有隔離槽組時相對槽天線隔離度的仿真結(jié)果； 圖8是在具有隔離槽組時相對槽天線隔離度的仿真結(jié)果和量測結(jié)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(shè)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(gòu)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的槽天線3，并且設(shè)置在相互垂直的兩條槽天線3之間。 四根饋線6對應(yīng)四根槽天線3設(shè)置，所述的饋線6為矩形；每根饋線6的長邊與對 應(yīng)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(cè)壁所在的平面；連接孔4的位置與饋線6的位置對應(yīng)，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(yīng)的矩形饋線6的范圍 內(nèi)；連接孔4的側(cè)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(xiàn)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(jù)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(huán)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(shè)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(shù)如圖4所示，可見在2. 4-2. 4875GHz頻帶范圍內(nèi)，槽天線的反射系數(shù)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(shù)， 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(jié)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(jié)果顯示， 槽天線之間的隔離度有10dB的改善。本實例的量測結(jié)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(shù)已經(jīng)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(tǒng)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(tǒng)的分集增益以及信道容量起到至關(guān)重要的作用。
由于四天線系統(tǒng)本身旋轉(zhuǎn)對稱，因此所有槽天線的反射系數(shù)都可由一個槽天線的 反射系數(shù)表示，并且該四單元多輸入多輸出系統(tǒng)中任兩槽天線之間的傳輸系數(shù)均可由相鄰 槽天線之間傳輸系數(shù)或相對槽天線之間的傳輸系數(shù)之一表示。
權(quán)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，基板的底面設(shè)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(gòu)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(yīng)邊平行，并且到一條平行邊距離D2是到另一條平行邊距離D1的4～8倍；槽天線的長度為l1，λ/5≤l1≤λ/3，槽天線的寬度為d1，λ/125≤d1≤λ/50，λ為基板上天線工作頻率對應(yīng)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l2，λ/4≤l2≤λ/2，且l2＞l1，隔離槽的寬度為d2，λ/250≤d2≤λ/62，且d2＜d1；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(yīng)的槽天線，并且設(shè)置在相互垂直的兩條槽天線之間；所述的四根饋線對應(yīng)四根槽天線設(shè)置，所述的饋線為矩形；每根饋線的長邊與對應(yīng)的槽天線垂直，饋線的長度為a、寬度為b，a≥D1，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(cè)壁所在的平面；連接孔的位置與饋線的位置對應(yīng)，矩形連接孔的長度為c、寬度為d，c≤b、d≤d1，并且連接孔的矩形端面在對應(yīng)的矩形饋線的范圍內(nèi)；連接孔的側(cè)壁鍍有金屬薄膜層，金屬薄膜層將槽天線與饋線連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無線通信終端的平面多輸入多輸出天線?，F(xiàn)有的通信系統(tǒng)終端天線耦合性差、占用空間較大。本發(fā)明包括正方形的基板，基板的頂面覆有金屬層，基板的底面設(shè)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(gòu)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(shè)置在相互垂直的兩條槽天線之間。四根饋線對應(yīng)四根槽天線設(shè)置，槽天線的底部開有垂直于基板面的連接孔。本發(fā)明低剖面，體積小，結(jié)構(gòu)簡單，易于大規(guī)模加工制作，成本低。
文檔編號H01Q1/27GK101789545SQ20101010461
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者何賽靈, 李慧, 熊江 申請人:浙江大學