[发明专利]一种井字型贴片双端口馈电高隔离度平面天线

说明书

技术领域

本发明涉及无源器件中天线领域，尤其是MIMO天线。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展,有限的无线资源面临着通信数据大爆炸的困境,传统的技术已经无法满足数据传输速率和质量的要求。多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output MIMO)技术能在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。并且已经被列为LTE(Long Term Evolution)的核心技术之一。

国内外学者对MIMO天线做出了很多研究，例如：Y.Gao等人设计了一个中心频率工作在5.2GHz，应用于WLAN，具有极小地板的两单元MIMO天线系统，经过修正，将两个天线之间耦合度降到-28dB以下；Shuai Zhang等人提出一种针对PIFA天线的去耦合技术，利用一种T型缝隙阻抗变换器，可以将单频以及双频工作的MIMO天线之间的耦合度得到有效地降低。但是以上的天线都具有天线体积较大的缺点，不利于当前器件小型化的需求，另外，天线单元的隔离度也相对较低，干扰较大，没有极化分集特性。因此如何设计出具有分集特性的小型化的高隔离度MIMO天线就成了我们研究的方向。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明设计出具有极化正交分集特性的适用于手机终端的高隔离度MIMO天线，具有电尺寸小，隔离度高，具有极化分集功能和便于集成加工的特性。

本发明所设计的MIMO天线由四部分组成：1号天线单元，2号天线单元，正方形介质基板3和接地板4。

1号天线单元和2号天线单元均由一个T字型50欧姆端口馈电耦合线和辐射贴片1c组成，1号天线单元与2号天线单元的T字型50欧姆端口馈电耦合线尺寸完全相同，且共用辐射贴片1c，辐射贴片1c是一个边长为L_patch的正方形贴片，其中L_patch＝7.00±0.50mm，在辐射贴片1c每个顶点处开一个边长为s1的正方形缺口1d，在每个正方形缺口1d相隔距离s2处，开一个宽度为s3深度为s1的长方形缺口2d，其中s1＝1.2±0.05mm，s2＝1.80±0.05mm，s3＝1.50±0.05mm，且s1+s2＝3mm，在辐射贴片1c正中间，开一个边长为的正方形缺口，选取正方形辐射贴片1c的任意两个相邻边，将1号天线单元和2号天线单元的T字型50欧姆端口馈电耦合线与所选取的两个边分别平行放置，T字型50欧姆端口馈电耦合线与所选取的两个边之间的距离均为g，g的取值范围为0.08mm～0.10mm，即1号天线单元和2号天线单元的两条T字型50欧姆端口馈电耦合线分别平行于正方形辐射贴片1c所选取的两个边且相互垂直。

1号天线单元和2号天线单元印刷在正方形介质基板3上，正方形介质基板3为相对介电常数为10，损耗角正切为0，厚度为h的蓝宝石单晶，h为1.6mm。

接地板4位于正方形介质基板3的下方，与正方形介质基板3相连。

本发明的有益效果是本发明设计的MIMO天线，两个天线单元具有T型馈电耦合线端口互相垂直，辐射贴片共用的特征，使天线电尺寸极大缩小，在手机等移动终端的应用中，小尺寸可以极大地减小占用空间；本发明的耦合馈电线及以及辐射单元均采用微带线，使天线剖面较低，且易于加工；本发明采用在辐射贴片中心挖去正方形和在四个边上挖去矩形的技术，能够极大增加天线隔离度，最大可以达到-40.04dB；本发明设计的天线具有稳定的极化分集特性；本发明的介质基板采用介电常数为10的蓝宝石单晶材料，这种材料的生产技术成熟、器件质量较好、稳定性高且具有很高的机械强度，易于处理和清洗，因此本发明适于批量生产，有较大的实际应用价值。

附图说明

图1是本发明天线的结构示意图，图1(a)图是天线的俯视图，图1(b)图是天线的背视图。

图2为天线的仿真S参数。

图3为天线的辐射方向图，图3(a)是天线XOY面的辐射方向图，图3(b)是天线YOZ面的辐射方向图。