[发明专利]T型结构馈电双频应用于WLAN的两单元平面微带MIMO天线

说明书

技术领域

本发明涉及无源器件中天线领域，尤其是一种平面微带MIMO天线。

背景技术

随着无线通信技术的迅速发展，人们对无线终端的依赖性越来越强，传统的技术已经无法满足数据传输速率和质量的要求。在多径的环境中，多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)技术能够在不增加工作带宽与发射功率的前提下，提高无线信道的通信质量和容量，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，同时没有极化分集特性。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，本专利旨在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，具有以下特性：电尺寸小，隔离度高，具有极化分集功能和便于集成加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

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，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边长为L_patch的正方形辐射贴片1c组成，L_patch的取值范围为24.5mm～26.5mm，1号天线单元与2号天线单元的50欧姆端口馈电耦合线尺寸完全相同，1号天线单元和2号天线单元共用正方形辐射贴片(1c)，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，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和辐射贴片1c之间的距离均为g，g的取值范围0.08mm～1.0mm，即1号天线单元和2号天线单元的两条端口馈电耦合线分别平行于正方形辐射贴片(1c)中选取的两个边且相互垂直，在正方形辐射贴片(1c)正中心位置开一个边长为L_slot的正方形缺口，L_slot的取值范围为9.5mm～10.5mm，在正方形缺口的四个顶角处垂直于天线表面方向分别竖立四个尺寸相同的的长方体柱1d～4d，长方体柱1d～4d的底面是边长为w＝1mm的正方形，长方体柱1d～4d的高为h＝5mm，长方体柱1d～4d底面的顶点与正方形缺口的顶点均对应重合，在四个长方体柱1d～4d的顶面放置一个边长为L_up的正方形贴片(1e)，L_up的取值范围为11.5mm～12.5mm，长方体柱1d～4d顶面的顶点和两条邻边与正方形贴片1e的顶点和两条邻边均对应重合。

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)采用相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为h_sub的聚四氟乙烯材料，h_sub的取值范围为1.5mm～1.7mm。

接地板(4)贴在正方形介质基板(3)的正下方，尺寸与正方形介质基板(3)的尺寸相同。

本发明的有益效果是设计的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；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；在辐射贴片中心挖正方形缺口和在辐射贴片上方覆盖贴片，极大增加天线隔离度，最大可以达到-31.52dB；设计的天线具有双频工作特性，具有稳定的极化分集特性，在两个天线单元共用辐射贴片的情况下，两个天线单元具有线极化正交分集的特性；介质基板采用介电常数为4.4的FR4材料，价格低廉，易于购买。总之，本发明制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1是本天线的结构示意图，其中图1(a)是MIMO天线的俯视图，图1(b)是MIMO天线的主视图。