CN201898204U - 一种实现宽带高隔离度的多天线结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种实现宽带高隔离度的多天线结构，包括：共面波导、电介质板、若干天线，所述若干天线与所述共面波导位于所述电介质板的同一表面，所述共面波导与所述若干天线相连；所述若干天线为宽带天线,所述若干天线为弯折成的矩形环状/圆形环状/椭圆形环状。所述若干天线留有一缺口，且各个天线的缺口方向一致，缺口部分也可以用电容性元器件连接缺口两端。所述共面波导包括中心导体、单用接地板、共用接地板；所述共用接地板位于两个中心导体之间，即中心导体有一侧靠近共用接地板；前述中心导体非靠近共用接地板的一侧靠近单用接地板。相对于现有技术，本实用新型可以在比较宽的频段内实现天线的高隔离，同时保持天线良好辐射性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多天线结构，特别涉及一种实现宽带高隔离度的多天线结构。
背景技术
在多天线系统中，需要使用多个接收及发射天线，天线之间的耦合会降低天线的辐射性能，并因此影响整个系统的性能。尤其在手持设备（如手机）中，天线之间的间隙很小，耦合非常强，如果不能采用好的隔离技术消除天线间的耦合，设备将不能正常工作，
目前，实现放置很近的天线之间的高隔离已经受到很多公司和研究团体的重视，并相继提出了几种主要的方法：
采用在接地板开槽或者加缺陷地结构。利用接地板上的槽或缺陷地（DGS）可以产生带阻效应，从而抑制天线之间的耦合。但是，该方法也面临很大的问题：因为接地板需要和很多电气元件连接，手机工程师一般不允许改变接地板的结构。因此实现起来并不容易。
采用电磁带隙结构（EBG）。EBG可以抑制表面波传播，因此可以减少天线间的耦合。但是该方面也有很大的缺点：EBG结构太大，不适用于移动设备。
采用端口去耦和匹配方法。一个无源的去耦器件（定向耦合器或分支线耦合器）和匹配网络被加到天线的端口处。但是，该方法的缺点是：增加了设计的复杂度，无源器件将占据很大的空间，匹配网络会引入损耗。
针对上述方法结构复杂，实现不容易，结构太大等问题，出自Jiang Zhu, Student Member, IEEE, and George V. Eleftheriades, Fellow, IEEE，IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, VOL. 9, 2010的文献A Simple Approach for Reducing Mutual Coupling in Two Closely Spaced Metamaterial-Inspired Monopole Antennas提出了一种新的方法--共面波导馈电方法。如图1所示，该结构包括：电介质板1、天线2和4、电容3、共面波导中心导体5、6，接地板7，利用共面波导结构的特性，将共面波导地面所引入的耦合与天线之间的耦合相抵消。这种方法很适合共面波导馈电的系统和电路板中，不需要任何附加部分，结构简单，小型化，易于实现，且可用于移动设备。但该方法也有个问题，就是其中所采用的天线是超材料天线，该天线的带宽很窄。
目前，无线通信标准很多，所占用的频段也不相同。很多频段非常靠近，如现有的CDMA800，GSM900。而美国也将700MHz的频段分配给LTE。在移动设备中，为了节省空间，一根天线需要覆盖多个频段。对于临近的频段，很多时候是采用一根天线覆盖。此时就需要在比较宽的带宽内实现高隔离度。而原有的共面波导馈电方法只能覆盖窄频段，且在保持天线良好辐射性能方面需要改善。
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可以在比较宽的频段内实现天线的高隔离，同时保持天线良好辐射性能的多天线结构。
本实用新型公开了一种实现宽带高隔离度的多天线结构，包括：共面波导、电介质板、若干天线，其特征在于：所述若干天线与所述共面波导位于所述电介质板的同一表面，所述共面波导与所述若干天线相连；所述若干天线为宽带天线,所述若干天线为弯折成的矩形环状/圆形环状/椭圆形环状。
所述若干天线为双单极子天线。
所述若干天线留有一缺口，且各个天线的缺口方向一致，所述缺口也可以用电容性元器件连接其两端。
所述共面波导包括中心导体、单用接地板、共用接地板；所述共用接地板位于两个中心导体之间，即中心导体有一侧靠近共用接地板；前述中心导体非靠近共用接地板的一侧靠近单用接地板。
所述中心导体一端与所述天线相连；所述中心导体另一端带有一馈点。
相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：
第一，本实用新型采用弯折的天线结构，利用共面导波的原理，实现了天线之间的耦合抵消，从而实现了天线之间的高隔离；
第二，本实用新型的天线的有效工作频段位于746-960MHz，使其可以在比较宽的频段内工作。
第三，本实用新型同时保持天线良好辐射性能。
附图说明
图1为原有的共面波导馈电方法的结构示意图；
图2为原有的共面波导馈电方法的天线的回波损耗及隔离度仿真图；
图3为本实用新型的实施例1的结构示意图；
图4为本实用新型的实施例1的天线的回波损耗及隔离度仿真图。
具体实施方式
本实用新型对原有共面波导馈电方法中的结构进行了改进，并把天线做成弯折状。至于天线的弯折的形状，以及天线的类型以及数量，视具体情况而定，本实用新型不对此作出限定。
下面结合附图合和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：
实施例1
本实施例提出一种共面波导馈电的双单极子天线结构，天线采用双单极子天线，天线的个数为两个，且天线被弯折成矩形环状，且每一矩形环状天线留有一缺口，且各个天线的缺口方向一致。至于天线的类型，也可以采用其他的宽带天线，这里使用双单极天线，仅为举例，不对此作出限定。至于天线的形状，也可以是圆形环状或椭圆形环状，这里使用矩形环状，仅为举例，不对此作出限定。至于天线的缺口，其还可以以用电容性元器件连接其两端，本实施例中对应的缺口情况，仅为举例，不对此作出限定。
该结构如图3所示，一种实现宽带高隔离度的多天线结构，包括：第一共面波导包括第1中心导体401，第1单用接地板301、共用接地板303，第二共面波导包括第2中心导体402，第2单用接地板302，共用接地板303， 电介质板601、第1天线101、第2天线201，所述第1天线101、第2天线201与所述第一和第二共面波导位于所述电介质板601的同一表面，第1天线101、第2天线201被弯折成矩形环状，且每一矩形环状留有一缺口，且两个天线的缺口方向一致。所述共用接地板303位于第1中心导体401、第2中心导体402之间，即第1中心导体401、第2中心导体各有一侧靠近共用接地板303。第1中心导体401的非靠近共用接地板303的一侧靠近第1单用接地板301；第2中心导体402的非靠近共用接地板303的一侧靠近第2单用接地板302。且第一中心导体401的一端与第1天线101相连，其另一端带有第1馈点501；第二中心导体402的一端与第2天线201相连，其另一端带有第2馈点502。
假设第1天线101工作，第一共面波导产生馈入电流i1。根据实际情况考虑，第1天线101、第2天线201的距离很近，所以第2天线201上就会产生很强的耦合电流i2，由于天线的弯折结构，第2天线201上的耦合电流i2与第1天线101上的馈入电流i1同向。同时，由于第1天线101和第2天线201共用的共用接地板303，第1天线101上的馈入电流i1也会在与第2天线201相连的第2中心导体402上产生耦合电流i3。由于共面波导的特性，i3与i1反向。因此，i3与i2也反向。因此，两种耦合相互抵消，产生高隔离。如果是第2天线201工作，也遵循上面的原理，产生高隔离。
由于单极子天线的带宽很宽，因此我们设计的天线的工作带宽和隔离带宽也非常宽。为了验证我们所设计的天线的有效性，我们首先对第1天线101、第2天线201进行仿真，仿真结果如图4所示，其中，S11指的是第1天线101的回波损耗；S22指的是第2天线201的回波损耗，S21指的是第1天线101和第2天线201之间的隔离度，从图中可以看出，两个天线的有效工作频段位于746-960MHz，在这个频段内，隔离都小于-14dB，带宽达到了25%。在这段频段内，由于单极子天线的辐射特性很好，因此辐射效率也比较高。而背景中提到的原有共面波导馈电方法中的结构由于采用的是超材料天线，辐射效率不如我们所采用的单极子天线，因此有效带宽仅仅为10%，参见图2。
实施例2：
本实施例同实施例1基本相同，唯一不同的是天线采用偶极子天线或环天线。
本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限。
Claims (5)
1.一种实现宽带高隔离度的多天线结构，包括：共面波导、电介质板、若干天线，其特征在于：所述若干天线与所述共面波导位于所述电介质板的同一表面，所述共面波导与所述若干天线相连；所述若干天线为宽带天线,所述若干天线为弯折成的矩形环状/圆形环状/椭圆形环状。
2.根据权利要求1所述的一种实现宽带高隔离度的多天线结构，其特征在于：所述若干天线为双单极子天线。
3.根据权利要求1所述的一种实现宽带高隔离度的多天线结构，其特征在于：所述若干天线留有一缺口，且各个天线的缺口方向一致，所述缺口也可以用电容性元器件连接其两端。
4.根据权利要求1所述的一种实现宽带高隔离度的多天线结构，其特征在于：所述共面波导包括中心导体、单用接地板、共用接地板；所述共用接地板位于两个中心导体之间，即中心导体有一侧靠近共用接地板；前述中心导体非靠近共用接地板的一侧靠近单用接地板。
5.根据权利要求1所述的一种实现宽带高隔离度的多天线结构，其特征在于：所述中心导体一端与所述天线相连；所述中心导体另一端带有一馈点。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102916254A (zh) * | 2012-10-30 | 2013-02-06 | 南京信息工程大学 | 小型化高隔离度无线局域网天线 |
| CN110581347A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-12-17 | 电子科技大学 | 一种应用于4g-mimo智能眼镜的双环天线 |
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2010
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