一種無去耦結(jié)構(gòu)的四單元寬帶縫隙mimo天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及MMO天線領(lǐng)域，更具體地，涉及一種無去耦結(jié)構(gòu)的高隔離度小型四單元寬帶縫隙MMO天線。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去的二十年里，移動(dòng)通信技術(shù)和移動(dòng)通信業(yè)務(wù)取得了巨大的進(jìn)步。如今第四代移動(dòng)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(dòng)通信系統(tǒng)(4G)相較于第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)(3G)明顯改善了移動(dòng)通信空中鏈路的質(zhì)量，從而使得運(yùn)營商能改善原有通信業(yè)務(wù)的質(zhì)量。但是隨著移動(dòng)用戶數(shù)量和需求的日益增長，而目前移動(dòng)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)--MIMO (Multiple-1nput-Multiple-Output)技術(shù)的發(fā)明與研宄。
[0003]MMO技術(shù)對(duì)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(jī)提供更多的獨(dú)立樣本，提高信噪比。如今，MMO技術(shù)已被視為第四代移動(dòng)通信技術(shù)的核心技術(shù)，甚至在未來的第五代移動(dòng)通信技術(shù)也占有及其重要的位置。MMO天線的設(shè)計(jì)能從根本上影響系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)好壞的因素，因此一個(gè)性能好的MMO天線是具有重大的工程應(yīng)用價(jià)值的。
[0004]隨著移動(dòng)通信終端逐漸向小型化和平面化發(fā)展，現(xiàn)今大多數(shù)通信設(shè)備都要求天線在保持能獲得好性能的狀態(tài)下，尺寸盡可能的小。然而隨著天線尺寸的減小，天線單元間的耦合會(huì)大大地增強(qiáng)。這會(huì)導(dǎo)致天線單元間的相關(guān)性大大地增加，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(bào)道的MMO天線都采用引入去耦結(jié)構(gòu)來達(dá)到去耦的目的。但是引入去耦結(jié)構(gòu)后，一是天線的工作特性如帶寬和方向圖等會(huì)因?yàn)樘炀€結(jié)構(gòu)的變化而發(fā)生改變；二是天線的尺寸會(huì)因?yàn)槿ヱ罱Y(jié)構(gòu)的引入而增大。除此之外，目前大多數(shù)MIMO天線都是二元天線陣，而數(shù)目不多已經(jīng)報(bào)道的四單元MMO天線都存在著窄帶寬、帶寬不可控的冋題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種無去耦結(jié)構(gòu)的高隔離度小型四單元寬帶縫隙MMO天線。該MMO天線中未引入任何去耦機(jī)構(gòu)，同樣能夠使得MMO天線具有高隔離度的特性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種無去親結(jié)構(gòu)的四單元寬帶縫隙MIMO天線，包括介質(zhì)基板、第一天線單元、第二天線單元、第三天線單元、第四天線單元；其中所述介質(zhì)基板包括介質(zhì)基板正面和介質(zhì)基板背面，地板印制在介質(zhì)基板背面，第一天線單元、第二天線單元、第三天線單元、第四天線單元結(jié)構(gòu)相同； 所述第一天線單元、第二天線單元、第三天線單元、第四天線單元分別包括有印制在地板上的第一縫隙單元、第二縫隙單元、第三縫隙單元和第四縫隙單元，以及印制在介質(zhì)基板正面的第一微帶饋線、第二微帶饋線、第三微帶饋線和第四微帶饋線；第一微帶饋線、第二微帶饋線、第三微帶饋線和第四微帶饋線分別通過一端的第一激勵(lì)端口、第二激勵(lì)端口、第三激勵(lì)端口、第四激勵(lì)端口為對(duì)應(yīng)縫隙單元饋電；第一微帶饋線、第二微帶饋線、第三微帶饋線和第四微帶饋線的另一端分別開設(shè)有為金屬過孔；
所述地板為四方形地板，所述第一縫隙單元、第二縫隙單元、第三縫隙單元和第四縫隙單元分別設(shè)置在四方形地板的四邊，且相鄰的縫隙單元互相垂直，相對(duì)的縫隙單元短邊相對(duì)。
[0007]優(yōu)選的，所述第一微帶饋線、第二微帶饋線、第三微帶饋線和第四微帶饋線設(shè)置為L型，將四個(gè)天線單元中的激勵(lì)端口分別設(shè)置在介質(zhì)基板的四邊。
[0008]優(yōu)選的，分別在第一微帶饋線、第二微帶饋線、第三微帶饋線和第四微帶饋線的金屬過孔端上加載與對(duì)應(yīng)微帶饋線同寬的第一短路枝節(jié)、第二短路枝節(jié)、第三短路枝節(jié)和第四短路枝節(jié)，且短路枝節(jié)的另一端開設(shè)有對(duì)應(yīng)的第一金屬過孔、第二金屬過孔、第三金屬過孔和第四金屬過孔，使微帶枝節(jié)實(shí)現(xiàn)短路的電路特性。
[0009]優(yōu)選的，所述第一短路枝節(jié)、第二短路枝節(jié)、第三短路枝節(jié)和第四短路枝節(jié)為L型，將對(duì)應(yīng)的金屬過孔分別設(shè)置在介質(zhì)基板的四邊。
[0010]優(yōu)選的，所述基板介質(zhì)采用相對(duì)介質(zhì)電常數(shù)為1-100，厚度為0.2-5mm的介質(zhì)基板。
[0011]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提出的一種無去耦結(jié)構(gòu)的四單元寬帶縫隙MMO天線，克服了現(xiàn)有MMO天線必需要通過引入去耦結(jié)構(gòu)來提高天線單元間隔離度的問題；是一種結(jié)構(gòu)簡單、易于加工的四單元縫隙MIMO天線，采用短路枝節(jié)加載的方法能有效展寬天線的帶寬，并且實(shí)現(xiàn)帶寬獨(dú)立可控；本發(fā)明有效的克服了現(xiàn)有的四單元MIMO天線無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)小尺寸、高隔離度、寬帶寬以及帶寬可控的難題。
【附圖說明】
[0012]圖1是沒有加載短路枝節(jié)的縫隙天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明所涉及的加載短路枝節(jié)的縫隙天線單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是采用圖1、2縫隙天線單元所對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線。
[0015]圖4是本發(fā)明所涉及的一種無去耦結(jié)構(gòu)的高隔離度小型四單元寬帶縫隙MIMO天線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為圖4中涉及的一種無去親結(jié)構(gòu)的高隔離度小型四單元寬帶縫隙MIMO天線的Is11U |s22|、S33和Is44I的頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線圖。
[0017]圖6為圖4中涉及的一種無去親結(jié)構(gòu)的高隔離度小型四單元寬帶縫隙MIMO天線的IS211、IS311、IS411的頻率響應(yīng)的電磁仿真曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0019]圖1至3中介質(zhì)基板，12-介質(zhì)基板的正面，13-介質(zhì)基板的背面，14-印制在介質(zhì)基板背面的地板，15-印制在地板上的縫隙，16-金屬過孔，17-印制在介質(zhì)基板正面的50歐姆微帶饋線，18-縫隙天線單元的激勵(lì)端口，19-短路枝節(jié)。110-沒有加載短路枝節(jié)的縫隙天線單元的基模的諧振頻率，111-加載短路枝節(jié)的縫隙天線單元的新增諧振頻率。
[0020]圖4中:11_介質(zhì)基板、12-介質(zhì)基板的正面，13-介質(zhì)基板的背面，14-印制在介質(zhì)基板背面的地板，15a-第一縫隙單元、15b-第二縫隙單元、15c-第三縫隙單元、15d第四縫隙單元、16a-第一金屬過孔、16b-第二金屬過孔、16c-第三金屬過孔、16d_第四金屬過孔、17a-第一微帶饋線、17b-第二微帶饋線、17c-第三微帶饋線、17d_第四微帶饋線、18a_第一激勵(lì)端口、18b-第二激勵(lì)端口、18c-第三激勵(lì)端口、18d-第四激勵(lì)端口、19a-第一短路枝節(jié)、19b-第二短路枝節(jié)、19c-第三短路枝節(jié)、19d-第四短路枝節(jié)、21a-第一天線單元、21b-第二天線單元、21c-第三天線單元、21d-第四天線單元。
[0021]在有限的空間中集成的天線數(shù)目越多，要得到寬阻抗帶寬就會(huì)越困難。已有的MMO天線設(shè)計(jì)，主要致力于如何減小天線單元間的互耦問題，幾乎沒有考慮到如何增大阻抗帶寬的問題，更不考慮帶寬獨(dú)立可控的問題。本發(fā)明中的M頂O天線利用枝節(jié)加載的方法，在一個(gè)開路縫隙的天線單元上加載一段與微帶饋線同寬的短路枝節(jié)。加載的短路枝節(jié)會(huì)使原來的縫隙天線的輸入阻抗發(fā)生變化，從而多產(chǎn)生了一個(gè)諧振模式。對(duì)應(yīng)于S參數(shù)就是多產(chǎn)生了一個(gè)諧振頻率，展寬了原有縫隙天線單元的阻抗帶寬。調(diào)整短路枝節(jié)的長度以及短路枝節(jié)與開路縫隙的相對(duì)位置就可以改變新增諧振頻率的大小，達(dá)到控制天線帶寬的效果。因此該MMO天線單元能在小尺寸的情況下，得到很好的阻抗帶寬，并且?guī)挭?dú)立可控。
[0022]具體如圖4，一種無去耦結(jié)構(gòu)的四單元寬帶縫隙MMO天線，包括介質(zhì)基板11、第一天線單元21a、第二天線單元21b、第三天線單元21c、第四天線單元21d;其中所述介質(zhì)基板11包括介質(zhì)基板正面12和介質(zhì)基板背面13，地板14印制在介質(zhì)基板背面13，第一天線單元21a、第二天線單元21b、第三天線單元21c、第四天線單元21d結(jié)構(gòu)相同；
其中所述第一天線單元21a、第二天線單元21b、第三天線單元21c、第四天線單元21d分別包括有印制在地板14上的第一縫隙單元15a、第二縫隙單元15b、第三縫隙單元15c和第四縫隙單元15d，以及印制在介質(zhì)基板正面12的第一微帶饋線17a、第二微帶饋線17b、第三微帶饋線17c和第四微帶饋線17d ;第一微帶饋線17a、第二微帶饋線17b、第三微帶饋線17c和第四微帶饋線17d分別通過一端的第一激勵(lì)端口 18a、第二激勵(lì)端口 18b、第三激勵(lì)端口 18c、第四激勵(lì)端口 18d為對(duì)應(yīng)縫隙單元饋電；第一微帶饋線17a、第二微帶饋線17b、第三微帶饋線17c和第四微帶饋線17d的另一端分別加載第一短路枝節(jié)19a、第二短路枝節(jié)19b、第三短路枝節(jié)19c和第四短路枝節(jié)19d。其中第一短路枝節(jié)19a、第二短路枝節(jié)19b、第三短路枝節(jié)19c和第四短路枝節(jié)19d分別通過第一金屬過孔16a、第二金屬過孔16b、第三金屬過孔16c和第四金屬過孔16d實(shí)現(xiàn)短路的電路特性。
[0023]所述地板14為四方形地板，所述第一縫隙單元15a、第二縫隙單元15b、第三縫隙單元15c和第四縫隙單元15d分別設(shè)置在四方形地板的四邊，且相鄰的縫隙單元互相垂直，相對(duì)的縫隙單元短邊