CN102280707A - 高隔离度的支持mimo技术的无线数据卡天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高隔度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，在一个双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，在与共面波导上金属地板同一平面上设有二条平行的共面波导馈线，在二条共面波导馈线末端分别有辐射贴片与波导馈线耦合，构成二幅天线，二个上辐射贴片之间有高阻线，改善了两天线之间的隔离度，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接。本发明的优点是减少了单个天线的几何尺寸，在多个天线之间采用附加的高阻线，提高了多个天线之间的隔离度；拓展了天线的频率带宽；易实现共型或嵌入式设计，制造成本低。

Description

高隔离度的支持MIMO技术的无线数据卡天线

技术领域

    本发明涉及一种无线数据卡天线，特别涉及一种高隔度的支持MIMO技术的无线数据卡天线。

背景技术

未来的无线网络必将是集IP、宽带、移动、多媒体一体化的融合网络。而基于IEEE 802.16系列标准的WiMAX 作为最新的宽带无线接入技术，具有IP化、移动化、宽带化和多业务支持等特点，代表了未来高速移动互联网的发展方向。因此目前全球无线城市的建设基本都采用的是WiFi+WiMax的无线网状网技术，这也是无线网络最基本的技术，在未来一段时间，该技术都不会被新的无线技术取代。WIMAX这一新技术的主要优点体现在如下几个方面：

首先，WiMAX建网速度快，建设及运营成本低。WiMAX低成本、易管理、覆盖范围广、可实现无缝切换和平滑升级的特点，能够让运营商实现快速的网络部署，并降低网络的建设与运营成本；WiMAX可实现多种覆盖模式，既能在人烟稀少的地区实现大范围覆盖，又能在人流集中的地区很好地实现热点区域的覆盖。 其次，WiMAX传输速率高。从理论上讲，WiMAX可以提供的最高接入速率可达70Mb/s，便于运营商为用户提供高速的移动互联网业务。另外，WiMAX应用场景丰富。WiMAX能够提供固定、游牧、便携、简单移动和全移动五种应用场景，能够与现有2G/3G移动网络融合，丰富2G/3G网络的业务，从而可使运营商提升整网的业务融合能力，从而提升整体竞争力。作为一种新兴的无线宽带技术，WiMAX将引领我们走向无线宽带新时代。

而MIMO多天线技术的性能是决定WiMAX产品核心竞争力的重要因素之一。优良的多天线技术将大幅提升频谱效率，降低每比特成本，有效提升用户体验，还可以提高覆盖，改善小区边缘用户的吞吐率，减少基站数目，降低建网及维护成本。通过适当的发射信号形式和接收机设计，多天线技术可以在不显著增加无线通信***成本的同时，提高***量，从而成为增强WiMAX核心竞争力的利器。从技术上讲，采用多天线技术后，可获得下列增益：

1）功率增益（Power Gain）：采用多天线发射时，由于有n个发射通道，发射的总功率相当于单天线发射的n倍，因此可以获得10log（n）dB的功率增益。虽然在单天线发射时也可以增加发射功率，但对功放的要求将提高，实现难度增大，从而成本也会相应增加；

2）阵列增益（Array Gain）：阵列增益是指在发射总功率相同的前提下，对接收端平均信噪比的改善量。通过对信号的相干合并，各种多天线***都可以获得阵列增益。也就是说，采用多天线技术后，可提高接收信噪比；

3）空间分集增益（S p a c e Di v e r s i t yGain）：由于无线信道的衰落特性，单天线***的信号可能存在深衰落。采用多天线技术后，通常各天线间隔足够远，可保证不同天线的信号衰落相对独立。因此，合并后的接收信号的信噪比波动将变得平稳，从而改善了接收信号质量，这就是空间分集增益；

4）干扰抑制增益（C o c h a n n e lInterference Reduction Gain）：在蜂窝移动通信***中，由于存在频率复用，因此小区间干扰不可忽视。与白噪声不同，干扰信号为有色噪声，可在接收端通过适当的多天线空域加权，合并期望信号的同时，抑制干扰信号，从而获得对接收端平均信干噪比的改善，这就是干扰抑制增益；

5）空间复用增益（Spatial MultiplexingGain）：空间复用增益是指在相同发射功率和相同带宽的前提下，对数据吞吐量/传输速率的改善。空间复用增益可通过在相同的时频资源上传送多个并行的数据流获得，而这些复用的数据流通过不同的天线来区分。

作为增强WiMAX核心竞争力的多天线MIMO技术，在高端笔记本现已获得广泛应用，尤其是在无线数据卡的应用上。当前笔记本电脑用支持MIMO技术的WIMAX无线数据卡天线主要有两个,一个是收发两用天线,另一个为单一接收天线。天线的工作频率带宽均为2.5GHz～2.7GHz。为了保证两天线之间的隔离度，当前采用的布置方法主要有两种,一是数据卡电路部分与天线分开,天线外置通过长的同轴电缆与电路板相连，这种情况下数据卡与笔记本电脑实际上类一体化的设计；而另一种对可分离的数据卡而言两天线的布置往往是一个置顶,一个放在侧面，这极大地制约了无线数据卡的小型化，成为无线数据卡“U”盘化发展的主要瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种在小空间内实现高隔离度的支持MIMO技术的无线数据卡天线。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种高隔离度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，在双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，在与共面波导上金属地板同一平面上有二条平行的共面波导馈线，在二条共面波导馈线末端分别有辐射贴片与波导馈线通过缝隙或交指电容耦合，构成二个天线，此外，在二个上辐射贴片之间，有高阻线连接二条波导馈线，以改善两天线之间的隔离度，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接。

所述共面波导馈线与上辐射贴片采用缝隙耦合。

所述共面波导馈线与上辐射贴片采用交指电容耦合。

本发明的优越功效在于：

1）本发明的天线结构，减少了单个天线的几何尺寸，在多个天线之间采用附加的高阻线，提高了多个天线之间的隔离度；

2）本发明采用交指电容耦合，拓展了天线的频率带宽；

3）易实现共型或嵌入式设计，制造成本低。

附图说明

图1为本发明馈线采用隙缝耦合方式MIMO天线的结构示意图；

图2为隙缝耦合方式MIMO天线的隔离度曲线图；

图3为本发明采用交指电容耦合方式的MIMO天线示意图；

图4为交指电容耦合方式MIMO天线的隔离度曲线图；

图中标号说明

201a，201b—共面波导馈线；          202a，202b—辐射贴片； 

206—共面波导上金属地板；           207—共面波导下金属地板；

208—微波介质基板；                 205a，205b—短路针；

204a，204b—共面波导下金属地板连接线短路针针孔；           

209a，209b—耦合缝隙；            220a，220b—共面波导下金属地板连接线；

203—高阻线；                    711a，711b—交指电容。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1所示，本发明提供了一种高隔度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，在一个双面覆铜的微波介质基板208的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板206和共面波导下金属地板207，在与共面波导上金属地板206同一平面上设有二条平行的共面波导馈线201a，201b，在二条共面波导馈线201a，201b末端分别有辐射贴片202a，202b与波导馈线201a，201b通过耦合缝隙209a，209b耦合，构成二幅天线，二个上辐射贴片202a，202b之间有高阻线203，如图2所示，两天线之间的隔离度降到了-20dB以下；二个上辐射贴片202a，202b分别有短路针205a，205b与共面波导下金属地板207的连接线220a，220b连接。

如图3和图4交指电容耦合的隔离度曲线图所示，所述共面波导馈线201a，201b与上辐射贴片202a，202b采用交指电容711a，711b耦合，有效地拓宽天线的频率带宽。

图1所示实施例中各天线几何尺寸与天线工作频率关系如下：天线工作频率2.5～3GHz，采用的双面覆铜的微波介质基板208为厚度为0.8mm，介电常数为4，3的FR4板，辐射贴片202a，202b尺寸约为3-4mm×2.5-3mm×0.8mm(长×宽×厚)，二条共面波导馈线201a，201b宽度约为2.5-3mm，耦合缝隙209a，209b耦合约为0.2-0.3mm，两辐射贴片之间的间距约为7-10mm，高阻线203的线宽约为0.15-0.2mm，高阻线长10-15mm，两辐射贴片与共面波导上金属地板206的间距约为3.5-4.5mm。下连接线110a，110b宽度约为0.2-0.4mm，长度约为8-15mm。两天线所占面积为8.5-10mm×18-20mm。此实施例获得的MIMO天线的工作频率带宽及两天线之间的隔离度结果如图2所示。

图3所示实施例中各天线几何尺寸与天线工作频率关系如下：天线工作频率2～4GHz，采用的双面覆铜的微波介质基板208为厚度为0.8mm，介电常数为4，3的FR4板，辐射贴片尺约为3-4mm×2.5-3mm×0.8mm(长×宽×厚)，二条共面波导馈线201a，201b宽度约为2.5-3mm，交指电容711a，711b的指宽约为0.2-0.3mm，指宽之间的间距约为0.2-0.3mm，交指对数约为3-5对。高阻线203的线宽约为0.15-0.2mm，高阻线长10-15mm。两辐射贴片之间的间距约为7-10mm，两辐射贴片202a，202b与上共面波导地206的间距约为2-4mm。下连接线110a，110b宽度约为0.2-0.4mm，长度约为8-15mm。两天线所占面积为8.5-10mm×20-25mm。此实施例获得的MIMO天线的工作频率带宽及两天线之间的隔离度结果如图4所示。

Claims (3)

1.一种高隔离度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，在一个双面覆铜的微波介质基板的上、下面分别复合有铜铂板制成的共面波导上金属地板和共面波导下金属地板，其特征在于：在与共面波导上金属地板同一平面上设有二条平行的共面波导馈线，在二条共面波导馈线末端分别有辐射贴片与波导馈线耦合，构成二个天线，二个上辐射贴片之间有高阻线，二个上辐射贴片分别有短路针与共面波导下金属地板的连接线连接。

2.根据权利要求1所述的高隔离度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，其特征在于：所述共面波导馈线与上辐射贴片采用缝隙耦合。

3.根据权利要求1所述的高隔度的支持MIMO技术的无线数据卡天线，其特征在于：所述共面波导馈线与上辐射贴片采用交指电容耦合。

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