一种高隔离度MIMO天线论文和设计-刘飞

全文摘要

本实用新型公开了一种高隔离度MIMO天线，包括介质基板（1）、至少两个天线辐射端（2）、滤波去耦网络（3）和接地板，各所述天线辐射端（2）与滤波去耦网络（3）设置在介质基板（1）的一面，所述接地板设置在介质基板（1）的另一面；所述滤波去耦网络（3）连接在各天线辐射端（2）之间位置。本实用新型用于智能终端的天线。

主设计要求

1.一种高隔离度MIMO天线，其特征在于：包括介质基板（1）、至少两个天线辐射端（2）、滤波去耦网络（3）和接地板，各所述天线辐射端（2）与滤波去耦网络（3）设置在介质基板（1）的一面，所述接地板设置在介质基板（1）的另一面；所述滤波去耦网络（3）连接在各天线辐射端（2）之间位置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述滤波去耦网络（3）包括第一延伸枝节（31）和半封闭结构（32），各所述天线辐射端（2）分别向各天线辐射端之间位置延伸形成一个第一延伸枝节（31），各所述第一延伸枝节（31）从半封闭结构（32）的开口伸入到半封闭结构（32）内部，所述半封闭结构（32）内设置有多个第二延伸枝节（33）。

3.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述天线辐射端（2）为印刷在介质基板（1）上的单极子辐射贴片。

4.根据权利要求3所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述天线辐射端（2）为F形金属贴片。

5.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述接地板为印刷在介质基板（1）上的金属贴片。

6.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述介质基板（1）为采用介电常数为4.4±3%的FR4基板。

7.根据权利要求1所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：所述天线辐射端（2）的馈点处连接有50欧姆馈电微带线（4）。

8.根据权利要求1~7任一项所述的高隔离度MIMO天线，其特征在于：包括两个对称设置的天线辐射端（2），所述滤波去耦网络（3）设置在两个天线辐射端（2）之间。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种高隔离度MIMO天线。

背景技术

移动通信是当今发展最为快速的领域之一，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，通信系统向无线化、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，使得无线通信系统在人们生活中起到越来越重要的角色。

4G和5G通信时代，智能终端成为人们上网的主要工具，这就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中得到了广泛的应用。MIMO系统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系统频谱的前提下，利用无线信道的多路径属性提高传输质量和系统容量。为了使MIMO系统具有较好的性能，天线单元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。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是针对背景技术中的不足，提供一种耦合较低的MIMO天线。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种高隔离度MIMO天线，包括介质基板、至少两个天线辐射端、滤波去耦网络和接地板，各所述天线辐射端与滤波去耦网络设置在介质基板的一面，所述接地板设置在介质基板的另一面；所述滤波去耦网络连接在各天线辐射端之间位置。

进一步地，所述滤波去耦网络包括第一延伸枝节和半封闭结构，各所述天线辐射端分别向各天线辐射端之间位置延伸形成一个第一延伸枝节，各所述第一延伸枝节从半封闭结构的开口伸入到半封闭结构内部，所述半封闭结构内设置有多个第二延伸枝节。

进一步地，所述天线辐射端为印刷在介质基板上的单极子辐射贴片。

进一步地，所述天线辐射端为F形金属贴片。

进一步地，所述接地板为印刷在介质基板上的金属贴片。

进一步地，所述介质基板为采用介电常数为4.4±3%的FR4基板。

进一步地，所述天线辐射端的馈点处连接有50欧姆馈电微带线。

进一步地，包括两个对称设置的天线辐射端，所述滤波去耦网络设置在两个天线辐射端之间。

本实用新型实现的有益效果主要有以下几点：各天线辐射端之间位置设置滤波去耦网络，通过对天线间的电波进行滤波，减少一个天线辐射的电波被其他天线吸收，从而降低各个天线辐射端之间的相互耦合，提高各个天线辐射端的隔离度。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中高隔离度MIMO天线正面的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一中高隔离度MIMO天线S参数随频率变化曲线示意图。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；相同或相似的标号对应相同或相似的部件；附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

实施例一

参阅图1，一种高隔离度MIMO天线，可以用作手机等智能移动终端的天线。MIMO天线包括介质基板1、至少两个天线辐射端2、滤波去耦网络3和接地板（图中未示出），各所述天线辐射端2与滤波去耦网络3设置在介质基板1的一面，可以设置在介质基板1的正面；所述接地板设置在介质基板1的另一面，可以设置在介质基板1的背面。多个天线辐射端2形成MIMO天线，滤波去耦网络3连接在各天线辐射端2之间位置，通过对天线间的电波进行滤波，减少一个天线辐射的电波被其他天线吸收，从而降低各个天线辐射端2之间的相互耦合，提高各个天线辐射端的隔离度。滤波去耦网络3可以采用LC、RC电路等现有的滤波电路，最好设置多组LC、RC滤波电路来实现天线辐射端间多频段滤波，使得本实施例的MIMO天线在宽频下辐射和接收时可以降低各个频段的相互耦合，保证天线在宽频工作下的隔离度。

参阅图1和2，作为优选，所述滤波去耦网络3采用如下结构：包括第一延伸枝节31和半封闭结构32，各所述天线辐射端2分别向各天线辐射端之间位置延伸形成一个第一延伸枝节31，各所述第一延伸枝节31从半封闭结构32的开口伸入到半封闭结构32内部（不与半封闭结构32相接触），通过第一延伸枝节31将各个天线辐射端2辐射向其他天线辐射端2的电波引入滤波去耦网络3，从而减少该天线辐射向其他天线的电波，降低各个天线辐射端2之间的耦合，提高天线辐射端2间的隔离度。所述半封闭结构32内设置有多个第二延伸枝节33，来实现多频滤波。

参阅图1和图2，通过优化第一延伸枝节31的长度，第二延伸枝节33的位置、长度等参数，可以实现本实施例的天线在1.8Ghz-3.1Ghz频段工作时均有较好的隔离度，图1为优化后的MIMO天线结构示意图，天线的阻抗频带宽度为1.86 GHz（1.24 GHz - 3.10 GHz），天线的相对带宽为42.9 %，该工作频带包括了智能终端通信中的GSM 1.9 GHz、Wi-Fi 2.4GHz、Bluetooth 2.4 GHz、FDD LTE 2.5-2.7 GHz等频点。天线的最大辐射方向为平面法向的两个方向上，并且在这两个方向上都能使均匀全向辐射。图2是用仿真软件对整个MIMO天线进行仿真所得的S参数随频率变化曲线示意图，从图中可以看出，天线结构在频带1.24GHz～3.10GHz内的耦合度都低于-19.2dB，完全可以满足工程中要求的小于-15 dB的要求。两个单元天线在平面法线方向上具有均匀的辐射特性，而且主极化方向上的辐射远远大于交叉极化方向上的辐射，所以两个天线都具有很好的交叉极化隔离度。

参阅图1，所述天线辐射端2为印刷在介质基板1上的单极子辐射贴片，天线的带宽可以做的比较宽，实现1.8GHz-3.1GHz频段的辐射和接收。所述天线辐射端2最好采用F形金属贴片。所述滤波去耦网络3的第一延伸枝节31、半封闭结构32和第二延伸枝节33也采用介质基板1上的金属贴片结构，同样，所述接地板为印刷在介质基板1上的金属贴片，从而形成一个微带天线。所述介质基板1为采用介电常数为4.4±3%的FR4基板。所述天线辐射端2的馈点处连接有50欧姆馈电微带线4，手机等智能终端的辐射系统的信号线可以与两个微带天线的馈电微带线直接相连。

图1中示出了一种常用的MIMO天线，包括两个对称设置的天线辐射端2，两个天线辐射端都可以实现宽带辐射。两个单极子天线的极化方式都是线极化，两个天线的其他特性都基本相同。所述滤波去耦网络3设置在两个天线辐射端2之间，两个天线辐射端之间加入了一个滤波去耦网络，类似于一个宽带滤波器，可以在特定的频率范围内工作，减少天线之间的耦合。实际中根据需要也可以设置两个以上的多个天线辐射端2，在各个天线辐射端2之间设置一个滤波去耦网络3。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

设计图

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