小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线的制作方法

文档序号:11180694
小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线的制造方法与工艺

本实用新型涉及微波射频天线技术领域,特别涉及一种小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线。



背景技术:

随着我国无线电技术的迅速发展,为了满足通讯需求来提高通信容量,超宽带技术因具有频谱资源丰富、传输速率快、抗干扰能力强等优点而被广泛应用。然而因超宽带技术的输出功率低的限制,导致传输距离近,因此提出多输入多输出(MIMO)技术,该技术具有抗干扰能力强,增强总的发射功率。将超宽带技术(UWB)和多输入多输出技术(MIMO)结合起来,充分利用空间的多径性,使得多路信号并行传输,获得明显的分集增益和复用增益,以实现信号远距离稳定传输。目前,MIMO天线带宽窄,体积较大是限制其发展的主要原因。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种隔离度高、体积小且带宽宽的小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线。

为实现以上目的,本实用新型采用的技术方案为:一种小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线,包括介质基板、安装在介质基板上表面的圆环状金属贴片以及安装在介质基板下表面的导电接地板,所述的圆环状金属贴片设置有多个,导电接地板上对应圆环状金属贴片位置处设置有多个缺口使得导电接地板与圆环状金属贴片的工作带宽相耦合,相邻的缺口之间设置有矩形槽,圆环状金属贴片的一端与导电接地板电连接。

与现有技术相比,本实用新型存在以下技术效果:圆环状金属贴片可以延长表面电流的传输路径,提高天线的工作带宽;让导电接地板与圆环状金属贴片的工作带宽相耦合可以实现超宽带技术,矩形槽能将相邻两个圆环状金属贴片之间耦合的能量谐振辐射出去,大幅提高天线端口之间的隔离度,增强天线工作的稳定性以及抗干扰能力。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图;

图2是本实用新型的输入端S参数仿真结果;

图3是本实用新型的端口隔离度仿真结果;

图4a-4d是本实用新的E面和H面辐射方向图。

具体实施方式

下面结合图1至图4,对本实用新型做进一步详细叙述。

参阅图1,一种小型化缺陷地环状超宽带MIMO天线,包括介质基板10、安装在介质基板10上表面的圆环状金属贴片20以及安装在介质基板10下表面的导电接地板30,所述的圆环状金属贴片20设置有多个,导电接地板30上对应圆环状金属贴片20位置处设置有多个缺口31使得导电接地板30与圆环状金属贴片20的工作带宽相耦合,相邻的缺口31之间设置有矩形槽32,圆环状金属贴片20的一端与导电接地板30电连接。圆环状金属贴片20可以延长表面电流的传输路径,提高天线的工作带宽;让导电接地板30与圆环状金属贴片20的工作带宽相耦合可以实现超宽带技术,矩形槽32能将相邻两个圆环状金属贴片20之间耦合的能量谐振辐射出去,大幅提高天线端口之间的隔离度,增强天线工作的稳定性以及抗干扰能力。图1中为了能够让人们更好的看清楚结构,导电接地板30与介质基板10是分离状态,且对于较薄的部件进行了加厚,方便看清楚。

这里的缺口31形状和尺寸可以有多种,只要能满足“使得导电接地板30与圆环状金属贴片20的工作带宽相耦合”这个条件即可。本实施例中,所述的缺口31为圆形或方形或拱门形,拱门形即一个矩形和以该矩形其中一边为直径的半圆形的组合,圆形的圆心或方形的中心或半圆形的圆心与圆环状金属贴片20的中心相吻合。在导电接地板30上设置缺口31后,导电接地板30可以近似看成是一个圆环状天线,与圆环状金属贴片20的工作带宽相耦合,从而实现超宽带技术。

前面说到,矩形槽32可以将相邻两个圆环状金属贴片20之间耦合的能量谐振辐射出去,为了提高辐射效果,本实施例中优选地,所述的矩形槽32外侧还设置有U型槽33。在矩形槽32外侧设置U型槽33之后,可以很好的提高辐射效果,进一步增强天线的稳定性和抗干扰能力。

为了方便地连接圆环状金属贴片20和导电接地板30以及SAM接头组件,本实施例中优选地,所述的圆环状金属贴片20呈C型且C型的两端平行于介质基板10的宽度方向向外延伸至介质基板10的长边上,一个圆环状金属贴片20两个端头和导电接地板30之间形成两个面,其中一个面上覆盖有矩形金属贴片40,另一个面用于安装SAM接头组件。

为了更好的示意出本实用新型,下面以设置了两个圆环状金属贴片20的天线为例进行详细阐述。

具体地,所述的介质基板10长宽比为2:1,介质基板10上左右对称设置有两个圆环状金属贴片20;导电接地板30与介质基板10尺寸相吻合,导电接地板30上对应圆环状金属贴片20位置处蚀刻有两个拱门形且两个拱门形之间蚀刻有一个矩形槽32和一个U型槽33,这里的拱门形、矩形槽32以及U型槽33采用蚀刻的方式,这样更方便进行加工。两个圆环状金属贴片20在这里是左右布置的,如果设置的比较多,可以是多排多列的方式进行布置。

优选地,所述的介质基板10为高频微波板,介质基板10长60mm、宽30mm、厚1.6mm,其介电常数为4.4、介电损耗角正切值为0.02。所述矩形槽32的长度为22mm、宽度为2mm,U型槽33的长度为14.5mm、宽度为0.5mm。所述两个圆环状金属贴片20的端头与导电接地板30之间形成四个面,四个面的宽度为1mm、高度等于介质基板10的厚度,离介质基板10中心轴较近的两个面相距26mm用于覆盖矩形金属贴片40,离介质基板10中心轴较远的两个面相距32mm用于安装SAM接头组件。

本实用新型的工作频率(以-10dB为标准)在3.8GHz至12.2GHz之间,带宽为8.4个G,相对带宽为105%。SAM接头组件5的标准特性阻抗为欧姆,为了和天线具有良好的阻抗匹配,减小反射系数。

如图2所示,本实用新型入射端口的反射系数,对图中的S11参数,该天线的工作频率为3.8GHz-12.2GHz之间,对应的反射系数小于-10dB以下的区间,满足天线行业标准设计的需求。

如图3所示,本实用新型端口1至端口2的传输系数,对应于端口1与端口2之间的隔离度,该MIMO天线为无源对称器件,则端口2至端口1的传输系数大致相同。在工作区间,端口的传输系数均小于-15dB以下,故端口之间具有良好的隔离度。

如图4a-4b所示,本实用新型的E面和H面的辐射方向图分别在宽频带5GHz、8GHz、10GHz、11.5GHz四个频点上,具有良好的方向性。随着工作频率的变化,辐射方向并没有发生大的改变,因此该天线具有良好的工程应用价值。

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