一种超宽带半切圆形缝隙mimo天线的制作方法
【专利说明】一种超宽带半切圆形缝隙MIMO天线
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技术领域
[0002]本发明涉及MMO天线领域，更具体地，涉及一种利用地板细缝结构提高隔离度的小型超宽带(UWB)半切圆形缝隙MIMO天线。
【背景技术】
[0003]在过去的二十年里，移动通信技术和移动通信业务取得了巨大的进步。如今第四代移动通信系统已投入商用，如LTE-Advanced系统和WirelessMAN-Advanced系统。其中LTE-Advance系统的上行速率可达500Mbps，下行速率可达lGbps。尽管第四代移动通信系统(4G)相较于第三代移动通信系统(3G)明显改善了移动通信空中链路的质量，从而使得运营商能改善原有通信业务的质量。但是随着移动用户数量和需求的日益增长，而目前移动通信系统可利用的频率资源又十分有限。这一现状催生了通信领域对能更有效利用频谱资源的新技术一MIMO (Multiple-1nput-Multiple-Output)技术的发明与研宄。
[0004]MMO技术对于尽可能接近甚至突破无线传输信道的物理限制有着明显的优势:一是原数据流被分成N路子数据流并行发送，提高了数据的传输速率；二是原数据流被分为N路子数据流并行发送，为接收机提供更多的独立样本，提高信噪比。如今，MMO技术已被视为第四代移动通信技术的核心技术，甚至在未来的第五代移动通信技术也占有及其重要的位置。而MMO天线的设计能从根本上影响系统实现好坏的因素，因此一个性能好的MIMO天线是具有重大的工程应用价值的。
[0005]随着小型化平面化移动通信终端的推广，现今大多数通信设备都要求MMO天线在保持能获得好性能的状态下，尺寸尽可能的小。然而天线的辐射增益和阻抗带宽会随着MIMO天线尺寸的减小而减小，辐射方向图也会发生畸变，更重要的是天线单元的耦合也会随天线尺寸的减小而大幅增强。这会导致天线单元间的相关性大大的增加，结果MIMO通信系统的信道容量也自然随之降低。目前已经报道的数目不多的超宽带MMO天线都存在尺寸大且结构复杂的问题。因此如何在有限的尺寸内实现超宽带，低互耦的天线是MMO天线设计亟待解决的难题。
【发明内容】
[0006]为了克服上述现有技术的至少一种不足，本发明提出一种利用地板细缝结构提高隔离度的小型超宽带(UWB )半切圆形缝隙MMO天线。本MMO天线不仅能提高隔离度，还具有易于加工，且改善阻抗带宽，尺寸小的特点。
[0007]为了实现上述目的，本发明的技术方案为:
一种超宽带半切圆形缝隙MIMO天线，包括印制在基板背面的地板、第一天线单元、第二天线单元、设置在基板边缘的第一激励端口和第二激励端口，第一天线单元和第二天线单元形成对称结构，第一天线单元和第二天线单元均为半切圆形缝隙天线单元，且第一天线单元和第二天线单元分别被放置在基板的两侧，第一天线单元和第二天线单元对称轴处的地板上印制有地板细缝组；所述第一、二天线单元包括印制在地板的半圆形缝隙和印制在基板正面的半圆形馈线。
[0008]本发明采用半圆形缝隙天线，减小天线的尺寸，改善天线的阻抗带宽；同时利用地板细缝结构提高MIMO天线单元间的隔离度。通过两者结合，本发明提出了一种尺寸小、隔离度高、结构简单的超宽带MMO天线，它适合作为如手机等移动终端设备的MMO天线，能够在多径通信环境中，提供良好的分集增益，抵抗多径衰落，或提供复用增益，提高系统的信道容量。
[0009]优选的，所述地板细缝组包括若干条地板细缝，各细缝是等长等宽，且相邻细缝间的间距相同。
[0010]为了减小由地板表面波引起的互耦，本发明提出利用地板细缝结构来减小天线单元间的互耦，提高天线单元间的隔离度。对于传统地板结构的MIMO天线，当天线单元被激励时，就会在系统地板上产生大量的地板电流，并且会有大量的地板电流从第一天线单元的激励端口流向第二天线单元的第二激励端口。本发明通过在两个天线单元之间的地板中央增加一组同宽同长同间距的细缝。这种地板结构能有效地将从第一激励端口流向第二激励端口的地板电流限制在细缝结构中，从而极大地减小了从第一激励端口流向第二激励端口的地板电流。因此两天线单元之间的隔离度得到有效地提高。而且地板细缝结构不会额外占用空间，加工制作也比较简单。而在两天线单元之间仅引入唯一的一组集中型的地板细缝能很好的保证的MMO天线地板的完整性，为其余的射频电路设计预留了很大的可用空间。
[0011]优选的，所述半切圆形缝隙天线单元的制作方式为:以正方形地板中心为圆心，在地板上印制一个圆形缝隙，并通过一段50欧姆的圆形馈线进行馈电，；采用半切方法对圆形缝隙天线单元进行切割，使切割后的半切圆形缝隙天线单元包括半圆形缝隙和半圆形馈线。
[0012]本发明首先制作了圆形缝隙作为MMO天线系统的天线单元，其是印制在正方形地板的中心，并通过一段50欧姆的圆形馈线进行馈电。为了减小天线单元的尺寸，将圆形缝隙天线单元进行半切。应用了半切技术方法的半圆形缝隙天线单元的地板长度和半径都与原圆形缝隙天线单元保持一致，只是圆形缝隙变成了半切圆形缝隙，圆形馈线变成了半切圆形馈线，地板的面积也减小了一半。因为半切圆缝隙的输入阻抗比圆形缝隙的输入阻抗大，所以能更好地与50欧姆的馈线匹配，形成超宽带的阻抗带宽。半切圆形缝隙天线单元在尺寸和阻抗特性上能更好满足MMO天线的要求，所以最终选用半切圆形缝隙天线单元作为MIMO天线的天线单元。
[0013]优选的，所述地板细缝组包括9条等长等宽的地板细缝，且相邻细缝间的间距相同。
[0014]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
对于天线而言，如果要拓宽天线带宽或者降低天线工作频段，就要增大天线的谐振路径的长度。但是这样就会相应增大天线的尺寸大小。已有的适用于移动终端设备的小型MIMO天线，都存在着不能很好平衡宽带宽与小尺寸这一矛盾的问题。而本发明提出采用半切技术的方法，能有效地改善MMO天线单元的阻抗匹配，达到能同时拓宽MMO天线的带宽和减小MIMO天线的尺寸的效果，适合用于各种小型终端设备的天线系统中。
[0015]已有小型MMO天线设计，主要利用地板缺陷枝节、外置去耦网络、寄生单元和归一化技术等方法提高天线单元间的隔离度，但是这些结构只适合应用于窄带的天线中，而且还会额外地增大天线的原有尺寸。而本发明提出的地板细缝结构能在不增加天线尺寸的情况下有效地在整个超宽带工作带宽内提高天线单元间的隔离度，并且仅仅引入唯一的一组集中型的细缝能对保证天线地板的完整性，为其余射频电路预留空间很有利。
[0016]本发明提出的在不牺牲天线阻抗带宽的前提下，能同时实现减小天线单元尺寸和提高隔离度的双全设计，这对现实的应用十分有必要。与已有移动终端设备的超宽带MMO天线设计相比较，本发明具有更小的尺寸，更简单的结构、超宽带的阻抗带宽，更高的隔离度，从而可以节省加工时间，降低生产成本，并且能适用于更多种多功能小型手持设备中。
【附图说明】
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