CN209913028U - 一种小型化mimo天线*** - Google Patents

Abstract

一种小型化MIMO天线***，包括：介质基板，所述介质基板呈矩形；天线单元，多个所述天线单元分别设置在所述介质基板的四个边角处；去耦单元，所述去耦单元设置在所述介质基板中部，所述去耦单元分别与位于介质基板边角处的天线单元连接。本实用新型有益效果是由于采用平面单极子天线结构，该MIMO天线***中的四个单元天线都可以实现宽带辐射。单个单极子子天线的极化方式都是线极化，并且两个天线正交放置，所以天线单元之间的耦合变得很小，实现了天线单元之间端口高隔离度。因为采用了正交极化技术，两个天线之间的距离小于一个波长，所以包含两个天线单元的MIMO***尺寸明显减小，实现了小型化的效果。

Description

一种小型化MIMO天线***

技术领域

本实用新型涉及一种小型化MIMO天线***，尤其适用于小尺寸5G终端多天线设备。

背景技术

移动通信已经在当今社会中发展最为快速的领域之一，而且也是人们生活中最重要的领域之一，人们的生活已经无法离开移动通信。移动通信经历了几代变革，从移动电话、互联网中给人们提供了前所未有的高效率和便利性，尤其在移动通信领域里，电磁波的出现实现了有线通信到无线通信的飞跃发展，而且当前多媒体通信实现了单一的语音数据到集成图像、数据、音频等综合业务性数据传输。近年来，随着越来越多的终端用户和无线数据通信服务，通信***向无线化、高速化、多样化的需求提供更宽的频段带宽、更高速率数据通信服务，使得无线通信***在人们生活中起到越来越重要的角色。

4G和5G通信时代，智能终端成为人们连接互联网的主要工具，尤其是在物联网，车联网中，要求智能终端能够实现高可靠性和高速率的数据传输。多输入多输出技术(MIMO)是解决这一问题的关键技术，并且在4G通信的基站端和移动终端得到了广泛的应用。MIMO***的特点是在发射机或者接收机中拥有多个天线，能够在不增加发射功率和***频谱的前提下，利用无线信道的多路径属性提高传输质量和***容量。为了使MIMO***具有较好的性能，天线单元2之间必须是不相关的(耦合较低)，然而，移动设备中能够为天线预留出的空间非常有限，使得天线之间的空间距离不可能大于或者等于一个波长。于是便携式设备中集成多个具有低耦合的宽带天线是一个比较棘手的问题，尤其是降低有限空间中多个天线之间的耦合。

和4G技术相比，5G终端天线数量明显增多，两个天线之间的距离明显减小，而且很多都是同频段的MIMO天线，必然会产生干扰，影响天线的辐射效果。

实用新型内容

为了有效解决上述问题，本实用新型提供一种小型化MIMO天线***。

本实用新型的技术方案如下：

一种小型化MIMO天线***，包括：

介质基板，所述介质基板呈矩形；

天线单元，多个所述天线单元分别设置在所述介质基板的四个边角处；

去耦单元，所述去耦单元设置在所述介质基板中部，所述去耦单元分别与位于介质基板边角处的天线单元连接。

进一步的，所述天线单元为微带贴片天线，所述天线单元包括：馈电结构和辐射金属贴片，所述馈电结构垂直于所述介质基板的侧边，所述馈电结构一端与所述介质基板的侧边连接，所述馈电结构另一端为蛇形弯折结构，所述辐射金属贴片连接在所述馈电结构中部，所述辐射金属贴片呈L形弯折，所述馈电结构中部通过微带线与去耦单元连接。

进一步的，所述天线单元旋转90度设置。

进一步的，所述去耦单元包括：第一T字形枝节和第二T字形枝节，四个所述第一T字形枝节位于同一平面，四个所述第一T字形枝节呈等角度环形阵列，相邻所述第一T字形枝节之间夹角90度，所述第一T字形枝节底端连接于一点，四个所述第二T字形枝节位于同一平面，四个所述第二T字形枝节呈等角度环形阵列，相邻所述第二T字形枝节之间夹角90度，所述第二T字形枝节底端在第一T字形枝节的连接点上，所述第二T字形枝节与相邻的第一T字形枝节夹角为45°。

进一步的，所述第二T字形枝节通过微带线与邻近的天线单元连接。

本实用新型有益效果是由于采用平面单极子天线结构，该MIMO天线***中的四个单元天线都可以实现宽带辐射。单个单极子子天线的极化方式都是线极化，并且两个天线正交放置，所以天线单元2之间的耦合变得很小，实现了天线单元2之间高端口隔离度。除了极化方向正交之外，四个天线的其他特性都基本相同。因为采用了极化分集技术，两个天线之间的距离小于一个波长，所以包含两个天线单元2的MIMO***尺寸明显减小，实现了小型化的效果。天线的阻抗频带宽度为2GHz(0.7GHz–2.7GHz)，该工作频带包括了智能终端通信中的常用频段。天线的最大辐射方向为平面发现的两个方向上，并且在这两个方向上都能使均匀全向辐射。另外，该天线介质基板1两侧的金属结构都采用印刷工艺，该工艺简单，技术成熟。介质基板1采用介电常数为4.4±3％的FR4材料，这种材料是作为PCB板最常见的板材，价格低廉，易于购买，所以，本实用新型制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图，

图2为本实用新型天线***S参数随频率变化曲线图；

图3为本实用新型天线单元端口之间的隔离度曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，实施例中记载的前、后均以附图为准，仅用于明确位置关系，并不用于限定。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。

【实施例一】如图1所示，一种小型化MIMO天线***，包括：

介质基板1，所述介质基板1呈矩形，用于提供安装基础；

天线单元2，多个所述天线单元2分别设置在所述介质基板1的四个边角处；

去耦单元3，所述去耦单元3设置在所述介质基板1中部，所述去耦单元3分别与位于介质基板1边角处的天线单元2连接。

所述天线单元2为微带贴片天线，所述天线单元2包括：馈电结构21和辐射金属贴片22，所述馈电结构21垂直于所述介质基板1的侧边，所述馈电结构21一端与所述介质基板1的侧边连接，所述馈电结构21另一端为蛇形弯折结构，所述辐射金属贴片22连接在所述馈电结构21中部，所述辐射金属贴片22呈L形弯折，所述馈电结构21中部通过微带线与去耦单元3连接。

相邻所述天线单元2旋转90度设置，两两垂直放置，相邻天线单元2的馈电端口正交放置，以此来降低端口间的耦合。两个相邻天线单元2的极化方式分别为左旋圆极化和右旋圆极化，利用极化分集实现了高隔离度。

所述去耦单元3包括：第一T字形枝节31和第二T字形枝节32，四个所述第一T字形枝节31位于同一平面，四个所述第一T字形枝节31呈等角度环形阵列，相邻所述第一T字形枝节31之间夹角90度，所述第一T字形枝节31底端连接于一点。四个所述第二T字形枝节32位于同一平面，四个所述第二T字形枝节32呈等角度环形阵列，相邻所述第二T字形枝节32之间夹角90度，所述第二T字形枝节32底端在第一T字形枝节31的连接点上，所述第二T字形枝节32与相邻的第一T字形枝节31夹角为45°。所述第二T字形枝节32通过微带线与邻近的天线单元2连接。

所述第一T字形枝节31的枝节长度大于所述第二T字形枝节32的枝节长度。

如图2、3所示，从实际测试的结果来看，四个天线单元2的两两之间的隔离度均在-15dB以下，尤其是低频段700-960MHz。在实际工程中具有非常高的使用价值。

本实用新型的天线***，利用两个天线耦合出的电磁波走了不同的相位，形成了一个90度的相位差，从而使得耦合出来的电磁波进行了抵消，同时去耦结构能将对天线自身的辐射性能不造成过多的影响。

本实用新型有益效果是由于采用平面单极子天线结构，该MIMO天线***中的四个单元天线都可以实现宽带辐射。单个单极子子天线的极化方式都是线极化，并且两个天线正交放置，所以天线单元2之间的耦合变得很小，实现了天线单元2之间高端口隔离度。除了极化方向正交之外，四个天线的其他特性都基本相同。因为采用了极化分集技术，两个天线之间的距离小于一个波长，所以包含两个天线单元2的MIMO***尺寸明显减小，实现了小型化的效果。天线的阻抗频带宽度为2GHz(0.7GHz–2.7GHz)，该工作频带包括了智能终端通信中的常用频段。天线的最大辐射方向为平面发现的两个方向上，并且在这两个方向上都能使均匀全向辐射。另外，该天线介质基板1两侧的金属结构都采用印刷工艺，该工艺简单，技术成熟。介质基板1采用介电常数为4.4±3％的FR4材料，这种材料是作为PCB板最常见的板材，价格低廉，易于购买，所以，本实用新型制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。

Claims (5)

1.一种小型化MIMO天线***，其特征在于，包括：

介质基板(1)，所述介质基板(1)呈矩形；

天线单元(2)，多个所述天线单元(2)分别设置在所述介质基板(1)的四个边角处；

去耦单元(3)，所述去耦单元(3)设置在所述介质基板(1)中部，所述去耦单元(3)分别与位于介质基板(1)边角处的天线单元(2)连接。

2.根据权利要求1所述的天线***，其特征在于，所述天线单元(2)为微带贴片天线，所述天线单元(2)包括：馈电结构(21)和辐射金属贴片(22)，所述馈电结构(21)垂直于所述介质基板(1)的侧边，所述馈电结构(21)一端与所述介质基板(1)的侧边连接，所述馈电结构(21)另一端为蛇形弯折结构，所述辐射金属贴片(22)连接在所述馈电结构(21)中部，所述辐射金属贴片(22)呈L形弯折，所述馈电结构(21)中部通过微带线与去耦单元(3)连接。

3.根据权利要求2所述的天线***，其特征在于，所述天线单元(2)旋转90度设置。

4.根据权利要求2所述的天线***，其特征在于，所述去耦单元(3)包括：第一T字形枝节(31)和第二T字形枝节(32)，四个所述第一T字形枝节(31)位于同一平面，四个所述第一T字形枝节(31)呈等角度环形阵列，相邻所述第一T字形枝节(31)之间夹角90度，所述第一T字形枝节(31)底端连接于一点，四个所述第二T字形枝节(32)位于同一平面，四个所述第二T字形枝节(32)呈等角度环形阵列，相邻所述第二T字形枝节(32)之间夹角90度，所述第二T字形枝节(32)底端在第一T字形枝节(31)的连接点上，所述第二T字形枝节(32)与相邻的第一T字形枝节(31)夹角为45°。

5.根据权利要求4所述的天线***，其特征在于，所述第二T字形枝节(32)通过微带线与邻近的天线单元(2)连接。

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