CN111293437A - 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线 - Google Patents

一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线 Download PDF

Info

Publication number
CN111293437A
CN111293437A CN202010197169.6A CN202010197169A CN111293437A CN 111293437 A CN111293437 A CN 111293437A CN 202010197169 A CN202010197169 A CN 202010197169A CN 111293437 A CN111293437 A CN 111293437A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
isolation
ultra
coplanar waveguide
mimo antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010197169.6A
Other languages
English (en)
Inventor
杜成珠
徐家铭
靳高雅
郑炜晴
李凯佳
赵卓琳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai University of Electric Power
Original Assignee
Shanghai University of Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai University of Electric Power filed Critical Shanghai University of Electric Power
Priority to CN202010197169.6A priority Critical patent/CN111293437A/zh
Publication of CN111293437A publication Critical patent/CN111293437A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明涉及一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，包括基板、天线和接地板，所述的天线包括两个辐射单元，各辐射单元内含有一个圆形单极子UWB天线，两个圆形单极子UWB天线相互垂直。与现有技术相比，本发明制造简单，结构紧凑，取消了绕线、过孔和相应的寄生源电感，减小了表面波造成的辐射损耗，增加了天线增益，具有高隔离度特性。

Description

一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线
技术领域
本发明涉及一种无线通信天线，尤其是涉及一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线。
背景技术
2002年2月，美国联邦通信委员会(FCC)制定了超宽带(UWB)技术的民用化规范，正式确定了3.1GHz-10.6GHz为超宽带的频带范围，并向民用的通信领域逐步开放。UWB技术具有大***容量、强抗多径衰落能力、高通信速率、低截获率、强信号穿透能力、高通信质量、低耗电量、***复杂度低和低成本等特点。使得UWB技术广泛用于成像、图像、雷达、通信等领域。
天线是作为射频前端重要组成部分，实现了导行波和自由空间波的转化，它的性能直接影响了通信质量。因此，在整个超宽带通信***中，展开对超宽带天线的研究显得尤为必要。使用多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术能够在不增加频谱资源的情况下，极大地提高频谱利用率，改善通信质量。MIMO技术是指在***中的收发端分别使用多组天线，使通信信号利用通信***的发射端与接收端的多组天线发射和接收，从而提高通信质量，被视为目前移动通信的核心技术之一。随着移动通信设备的发展，移动通信设备日益往小型化、多功能化、智能化发展。如何在有限的空间范围内，保持天线的各种性能，是一个重要的研究课题，在MIMO天线***中，需要克服因为天线单元间距过小，造成天线单元之间的互耦变强，影响天线的整体性能，因此，提高超宽带MIMO天线的隔离度，降低天线的互耦是一个重要的课题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，包括基板、天线和接地板，所述的天线包括两个辐射单元，各辐射单元内含有一个圆形单极子UWB天线，两个圆形单极子UWB天线相互垂直。
所述的两个圆形单极子UWB天线之间设有隔离枝节。
所述的天线和隔离枝节均为轴对称结构，对称轴为隔离枝节的轴线。
所述的隔离枝节整体为条形，隔离枝节靠近圆形单极子天线的圆形贴片的一端设有分支。
所述的分支为V形。
所述的天线整体形状为正方形裁去两个对角后形成的不规则六边形。
所述的基板材料为FR4。
所述的基板介电常数为4.4、厚度为0.8mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用是共面波导的馈电方式，不同于其他采用侧馈、同轴馈的馈电方式，共面波导的馈电方式，可以降低色散效应并且制造简单，结构紧凑，取消了绕线、过孔和相应的寄生源电感，减小了表面波造成的辐射损耗，增加了天线增益；另外共面波导馈电的天线可以根据实际需求灵活调整其大小。
(2)天线利用极化分集的方式，将两个线极化的天线垂直放置，形成了垂直极化与水平极化，这样不同极化的电磁波由于极化失配，使得接收到的各路信号独立性更强；CPW结构裁去了部分共面地，较低耦合；隔离枝节能够抵消激励端在非激励端上因为耦合而生产的感应电流。以上三个主要原因，天线达到高隔离的特性，天线的隔离度S21/S12的仿真结果在超宽带范围内均低于-22dB。
(3)天线的辐射单元是在较为常见的圆形单极子UWB天线的基础上进行设计，将天线单元垂直放置，以及加载枝节的结构，最终设计出目标天线，材料采用具有经济性的FR4材料，尺寸较小，整体的天线结构简单，且易于加工。
附图说明
图1为本实施例天线的结构示意图；
图2为本实施例天线的回波损耗(S11)参数仿真结果；
图3为本实施例天线隔离度(S21)参数仿真结果。
附图标记：
1为辐射单元；2为隔离枝节；3为接地板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，包括基板、天线和接地板，天线包括两个辐射单元1，各辐射单元1内含有一个圆形单极子UWB天线，两个圆形单极子UWB天线相互垂直。
两个圆形单极子UWB天线之间设有隔离枝节2。
天线和隔离枝节2均为轴对称结构，对称轴为隔离枝节2的轴线。
隔离枝节2整体为条形，隔离枝节2靠近圆形单极子天线的圆形贴片的一端设有V形分支。
天线整体形状为正方形裁去两个对角后形成的不规则六边形。
本实施例采用介电常数4.4，厚度为0.8mm的FR4作为介质基板，采用圆形贴片是为了增加电流流通路径，拓展带宽，将圆形单极子UWB天线垂直放置在介质基板上，分别利用极化分集以及隔离枝节2的方法达到高隔离度，将部分共面地裁剪，减小天线单元间的耦合。最终设计出一款共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)馈电的高隔离度超宽带MIMO天线。
如图2、3所示，天线的工作范围(S11<-10)为2.92-12GHz覆盖UWB(3.1-10.6GHz)频段；端口隔离度S21在工作范围内均小于-22dB，远远大于基本要求小于-15dB，具有高隔离度。

Claims (8)

1.一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，包括基板、天线和接地板，其特征在于，所述的天线包括两个辐射单元，各辐射单元内含有一个圆形单极子UWB天线，两个圆形单极子UWB天线相互垂直。
2.根据权利要求1所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的两个圆形单极子UWB天线之间设有隔离枝节。
3.根据权利要求2所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的天线和隔离枝节均为轴对称结构，对称轴为隔离枝节的轴线。
4.根据权利要求2所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的隔离枝节整体为条形，隔离枝节靠近圆形单极子天线的圆形贴片的一端设有分支。
5.根据权利要求4所述的一种共面+波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的分支为V形。
6.根据权利要求1所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的天线整体形状为正方形裁去两个对角后形成的不规则六边形。
7.根据权利要求1所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的基板材料为FR4。
8.根据权利要求7所述的一种共面波导馈电的高隔离度超宽带MIMO天线，其特征在于，所述的基板介电常数为4.4、厚度为0.8mm。
CN202010197169.6A 2020-03-19 2020-03-19 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线 Pending CN111293437A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010197169.6A CN111293437A (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010197169.6A CN111293437A (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111293437A true CN111293437A (zh) 2020-06-16

Family

ID=71027354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010197169.6A Pending CN111293437A (zh) 2020-03-19 2020-03-19 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111293437A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490666A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 榆林学院 一种宽带加载圆形贴片的二单元折叠短路单极子mimo天线
CN115064861A (zh) * 2022-06-22 2022-09-16 九井互联(北京)数字技术有限公司 一种具有超宽带天线的usb无线数据传输终端

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814652A (zh) * 2010-04-07 2010-08-25 重庆大学 超宽带杯形单极子天线
CN109980346A (zh) * 2019-04-08 2019-07-05 东南大学 一种高隔离度双模超宽带mimo天线
CN211743404U (zh) * 2020-03-19 2020-10-23 上海电力大学 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101814652A (zh) * 2010-04-07 2010-08-25 重庆大学 超宽带杯形单极子天线
CN109980346A (zh) * 2019-04-08 2019-07-05 东南大学 一种高隔离度双模超宽带mimo天线
CN211743404U (zh) * 2020-03-19 2020-10-23 上海电力大学 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴文敬;官伯然;: "一种紧凑型二端口双陷波超宽带MIMO天线", 微波学报, no. 06, 31 December 2017 (2017-12-31) *
邓永云等: "一种陷波超宽带ＭＩＭＯ天线设计", 《电波科学学报》, 31 August 2018 (2018-08-31), pages 436 - 439 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112490666A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 榆林学院 一种宽带加载圆形贴片的二单元折叠短路单极子mimo天线
CN112490666B (zh) * 2020-11-20 2024-03-29 榆林市保昌科技有限公司 一种宽带加载圆形贴片的二单元折叠短路单极子mimo天线
CN115064861A (zh) * 2022-06-22 2022-09-16 九井互联(北京)数字技术有限公司 一种具有超宽带天线的usb无线数据传输终端
CN115064861B (zh) * 2022-06-22 2023-01-10 九井互联(北京)数字技术有限公司 一种具有超宽带天线的usb无线数据传输终端

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101166089B1 (ko) 다중 대역 ｍｉｍｏ안테나
CN102280696A (zh) 半波传输去耦小间距微带阵列天线
CN104269617A (zh) 一种平面型的双极化uwb-mimo天线
CN106299727B (zh) 低互耦4单元超宽带mimo天线
CN109659686B (zh) 一种高隔离度mimo天线
CN106785423B (zh) 5g通信高隔离全向阵列天线
US11749902B2 (en) Dual-band shared-aperture antenna array based on dual-mode parallel waveguide
CN111293430A (zh) 一种cpw馈电的高隔离度二阻带mimo天线
CN112332080B (zh) 一种智能手表天线
CN206558683U (zh) 一种加载圆形介质板的宽带维瓦尔第天线
CN104882677A (zh) 具有高共模抑制比的差分缝隙mimo天线
CN111293437A (zh) 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线
CN110911805B (zh) 一种高隔离度高谐波抑制的小型化双频双极化5g基站天线
CN102280695A (zh) 低耦合小间距的微带阵列天线
CN111293434A (zh) 5g双频二元mimo天线
CN111525251A (zh) 一种Ka波段双圆极化天线
CN211743404U (zh) 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线
CN204651491U (zh) 具有高共模抑制比的差分缝隙mimo天线
CN111600115B (zh) 宽带双频的双极化滤波基站天线
CN109742539B (zh) 一种具有宽带及滤波特性的贴片天线
Dong et al. High isolation design of a two-element planar UWB-MIMO monopole antenna
CN207459170U (zh) 一种u波段宽带圆极化微带天线
CN113964494B (zh) 一种具有滤波特性的宽带圆极化天线
CN211743395U (zh) 一种cpw馈电的高隔离度二阻带mimo天线
CN201956463U (zh) 毫米波基片集成波导滤波天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination