CN211743404U - 一种共面波导馈电的高隔离度超宽带mimo天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型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，本实用新型制造简单，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
技术领域
本实用新型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。
实用新型内容
本实用新型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。
本实用新型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，本实用新型具有以下优点：
(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实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型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，但本实用新型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。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111293437A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-06-16 | 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 |
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