一种井字型贴片双端口馈电高隔离度平面天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无源器件中天线领域，尤其是MBTO天线。
【背景技术】
[0002] 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 ΜΠω)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。
[0003] 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MMO天线系统，经过修正，将两个天线之 间親合度降到-28dB以下；Shuai Zhang等人提出一种针对PIFA天线的去親合技术，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MMO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MMO天线就成了我们研究的方向。
【发明内容】
[0004] 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。
[0005] 本发明所设计的MMO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。
[0006] 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Ic 组成，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，且共用辐射贴 片lc，福射贴片Ic是一个边长为L patCh的正方形贴片，其中Lpatch = 7.00±0.50mm，在福射贴 片Ic每个顶点处开一个边长为si的正方形缺口 ld，在每个正方形缺口 Id相隔距离s2处，开 一个宽度为s3深度为si的长方形缺口2d，其中si = 1.2±0.05mm，s2 = 1.80±0.05mm，s3 = hj: 1.50±0.05mm，且sl+s2 = 3mm，在福射贴片Ic正中间，开一个边长St 7 ι n nl 的 Leen= 3 土 (),() I mm 正方形缺口，选取正方形辐射贴片Ic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，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，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Ic所选取的两个边且相互垂直。
[0007] 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,损耗角正切为〇,厚度为h的蓝宝石单晶，h为1.6_。
[0008] 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。
[0009] 本发明的有益效果是本发明设计的MMO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】
[0010] 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。
[0011] 图2为天线的仿真S参数。
[0012] 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。
[0013] 图中Ia-I号天线单元的T型馈电耦合线馈电部分，Ib-I号天线单元的T型馈电耦合 线耦合部分，Ic-I号天线单元和2号天线单元共用的辐射贴片，Id-辐射贴片顶点所开的正 方形缺口，2d-辐射贴片所开的长方形缺口，2a_2号天线单元的T型馈电耦合线馈电部分， 2b-2号天线单元的T型馈电親合线親合部分，3-介质基板。4-接地板，X，y-坐标轴，Lfd-l号 天线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线耦合部分长度，W fe3e3d-I号天线单元和2号天线单 元的T型馈电耦合线耦合部分宽度，Lpcirt-I号天线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线端 口馈电部分长度，W pcjrt-I号天线单元和2号天线单元的T型馈电親合线端口馈电部分宽度， Lpatch-辐射贴片Ic的边长，g-Ι号天线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线和辐射贴片之间 的距离，L sub-介质基板3的长度，Uen-辐射贴片Ic正中心所开的正方形缺口，si-正方形Id的 边长，s3-长方形2d的宽度，s2-正方形Id与长方形2d之间的相隔距离，Portl和Port2分别是 1号天线单元和2号天线单元的馈电端口。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0015] 本发明所设计的MMO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， 接地板4，如图1所示，具体的尺寸参数如表1所示。
[0016] 表1.附图中所示的结构参数如下表(单位:mm)。
[0018] 表中的字母代表图中的几何尺寸参数，在图1中有标示。
[0019] Lfe3e3d为1号天线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线耦合部分长度，Wfe3e3d为1号天 线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线耦合部分宽度，L pcirt为1号天线单元和2号天线单元 的T型馈电耦合线端口馈电部分长度，Wpcirt为1号天线单元和2号天线单元的T型馈电耦合线 端口馈电部分宽度，Lpatd 1为福射贴片Ic的边长，g为1号天线单元和2号天线单元的T型馈电 耦合线和辐射贴片之间的距离，Lsub为介质基板3的长度，L cen为辐射贴片Ic正中心所开的正 方形缺口，si为正方形Id的边长，s3为长方形2d的宽度，s2为正方形Id与长方形2d之间的相 隔距离，Portl和Port2分别是1号天线单元和2号天线单元的馈电端口。
[0020] 具体的实施方法为：
[0021] 1号天线单元由50欧姆端口馈电耦合线（图1(b)中所示为la，Ib)和辐射贴片Ic组 成。Ia是1号天线单元的50欧姆T型馈电耦合线馈电部分，Ib是1号天线单元的T型馈电耦合 线耦合部分，la，lb垂直放置组成了T型的馈电线。Ic是1号天线单元的边长为L patch的正方形 福射贴片，Lpatd1的取值范围为6.5mm~7.5mm，任意选取正方形福射贴片的一个边，将1号天 线单元的50欧姆端口馈电耦合线与所选取的边平行放置，距离为g，g的取值范围为0.08mm ~0.10mm。能量通过Ib親合到福射贴片Ic部分进行福射。la，lb，Ic这三个部分组成了 1号天 线单元。
[0022] 2号天线单元也是由50欧姆端口馈电耦合线（图1(a)中所示为2a、2b)和辐射贴片 Ic组成，2a是2号天线单元的50欧姆T型馈电耦合线馈电部分，2b是2号天线单元的T型馈电 耦合线耦合部分，2a、2b垂直放置组成了 T型的馈电线。两个天线单元共用同一个辐射贴片 lc，能够极大缩小天线尺寸，实现小型化的目的，另外，选取正方形辐射贴片与1号天线单元 的50欧姆端口馈电耦合线相邻的一条边，将2号天线单元的50欧姆端口馈电耦合线与所选 取的边平行放置，距离也为的取值范围为0.08mm~0.10mm。这样两天线单元的端口馈电 耦合线也相互垂直，从而使天线具有正交分集特性。在辐射贴片I c上挖去的边长为Uen的正 方形具有提高两个天线单元隔离度的作用。
[0023] 1号天线单元和2号天线单元，印刷在大小为Lsub*Lsub，相对介电常数为10,厚度为 h，损耗角正切为0的蓝宝石单晶基板3上，Lsub的取值范围为13. OOmm~15.00mm。材料稳定性 好，机械强度高，易于处理和清洗。
[0024]介质基板3下表面和接地板4相连。
[0025]用电磁仿真软件HFSS对天线模型进行仿真优化，确定尺寸参数，得到天线的回波 损耗曲线，附图中图2为天线的仿真回波损耗图，图3为MIMO天线辐射方向图。可以看出，本 发明设计的MMO天线具有高隔离度的特性，并且此天线具有极化分集的特性。从而验证本 发明的可实施性。
【主权项】
1. 一种井字型贴片双端口馈电高隔离度平面天线，包括1号天线单元、2号天线单元、介 质基板(3)和接地板(4 )，其特征在于： 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（lc)组 成，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，且共用辐射贴片 (1C)，福射贴片（1C)是一个边长为Lpatch的正方形贴片，其中L patch = 7.00 ±0.50mm，在福射 贴片（lc)每个顶点处开一个边长为si的正方形缺口（Id)，在每个正方形缺口（Id)相隔距离 s2处，开一个宽度为s3深度为si的长方形缺口（2d)，其中si = 1.2±0.05mm，s2= 1.80 土 0.05mm，s3 = 1.50±0.05mm，且sl + s2 = 3mm，在福射贴片（lc )正中间，开一个边长为的正方形缺口，选取正方形辐射贴片（lc)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，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，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（lc)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,损耗角正切为〇,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。
【专利摘要】本发明提供了一种井字型贴片双端口馈电高隔离度平面天线，涉及无源器件中天线领域，本发明MIMO天线由天线单元、介质基板和接地板组成，天线单元中的辐射贴片为井字型，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，可以极大地减小占用空间，采用微带线使天线剖面较低且易于加工，本发明天线能够极大增加天线隔离度，具有稳定的极化分集特性，介质基板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。
【IPC分类】H01Q1/52, H01Q1/50, H01Q1/38
【公开号】CN105680168
【申请号】CN201610020868
【发明人】李海雄, 魏彤欣, 丁君, 郭陈江
【申请人】西北工业大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月14日