CN205122754U - 小型化四单元双频mimo天线 - Google Patents

Abstract

一种小型化四单元双频MIMO天线，设置于介质基板的一表面，包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元及第四天线单元，所述第一天线单元和第二天线单元为对称设置于所述表面相对两侧的PIFA天线；所述第三天线单元为环形天线，与所述第二天线单元耦接且设置在所述第一天线单元和第二天线单元之间；所述第四天线单元为垂直极化天线，设置于所述表面，位于所述第一天线单元与所述第二天线单元的对称轴延长线方向上。通过采用两个类似水平极化的PIFA天线、环形天线及垂直极化天线，通过恰当的摆放方式来增大天线单元间的隔离度，提升隔离度的方式不用添加任何去耦合、EBG结构、开缝等减小耦合的方法。

Description

小型化四单元双频MIMO天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术，特别是涉及一种小型化四单元双频MIMO天线。

背景技术

随着移动通信终端小型化及平面化的发展，目前绝大多数通信设备要求天线在保持性能的前提下，尺寸尽可能的小。对于MIMO系统来说，随着天线尺寸的减小，天线各个单元之间的耦合逐渐加强，从而导致天线单元间的隔离度变小，进一步影响通信设备的传输速率。目前四单元MIMO天线采用去耦合的方法主要有：采用EBG地板结构；在地板上嵌入细缝形成去耦合结构；增加地板分支结构。

目前的四单元MIMO天线，有采用4个相同单元的天线通过在地板上嵌入去耦合结构从而达到高隔离度的效果。天线印制在PCB双面板上，通过左右上下摆放的形式将四个相同的单元天线放置在PCB的四个角落。天线通过在地板上嵌入3个缝隙去耦合单元来提升天线单元间的隔离度。该方案中天线摆放间距较大，结构不够紧凑且去耦合结构复杂。

也有采用四个相同单元的缝隙天线通过加载短路枝节从而达到双频谐振效果。天线印制在PCB双面板上，通过四个相互垂直摆放的四个缝隙天线放置在PCB的四边。同时天线通过加载短路枝节形成新的谐振频点从而达到双频效果。该天线方案中天线采用缝隙天线形式，缝隙天线所需的尺寸较大，大于1/2波长，且四天线摆放间距较大，不利于天线小型化。同时缝隙天线对PCB及缝隙尺寸比较敏感，细微变化将严重影响天线的性能，一致性较差，影响天线的大批量生产。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种小型化四单元双频MIMO天线，旨在解决现有的双频MIMO天线存在需要添加去耦合、EBG结构、开缝等减小耦合的问题。

本实用新型提供了一种小型化四单元双频MIMO天线，设置于介质基板的一表面，包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元及第四天线单元，所述第一天线单元和第二天线单元为对称设置于所述表面相对两侧的PIFA天线；所述第三天线单元为环形天线，与所述第二天线单元耦接且设置在所述第一天线单元和第二天线单元之间；所述第四天线单元为垂直极化天线，设置于所述表面，位于所述第一天线单元与所述第二天线单元的对称轴延长线方向上。

优选地，所述第一天线单元包括第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及接地体，其中：

所述第一辐射体为设有开槽的矩形结构，通过一弯折型的馈电线与所述第二辐射体耦接；

所述第二辐射体为梯形结构，其斜边与所述第一辐射体相对，与该斜边相对的直角边通过所述馈电线与所述第一辐射体耦接，靠近所述第三天线单元一侧的底边上设有馈电点；

所述第三辐射体为直线型结构，一端与所述第二辐射体的直角边垂直耦接；

接地体通过一接地线与所述馈电线耦接，所述接地线与所述第三辐射体平行相对。

优选地，所述第一辐射体上的开槽呈倒“L”型，所述开槽由所述第一辐射体的边缘向内开设。

优选地所述第一辐射体的走线路径长度和所述第三辐射体的走线路径长度均与预设第一天线频率的四分之一波长对应。

优选地，所述第三天线单元包括第一辐射部、第二辐射部和第三辐射部，其中：

所述第一辐射部为开口环形结构，一端与所述第二天线单元耦接，另一端与所述第二辐射部的一端耦接；

所述第二辐射部呈弯折型，设置于所述第一辐射部远离所述第四天线单元的一侧；

所述第三辐射部呈弯折型，与所述第二辐射部错位相对，且一端与所述第二辐射部的中部耦接，所述第三辐射部与所述第二辐射部耦接处设有馈电点。

优选地，所述第二辐射部呈“L”型；所述第三辐射部呈倒“L”型。

优选地，所述第三辐射部的走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。

优选地，所述第一辐射部的走线路径长度与预设第一天线频率的二分之一波长对应。

优选地，所述第四天线单元包括两个镜像对称的辐射单元，其对称轴与所述第一天线单元和第二天线单元的对称轴相互平行；所述辐射单元为“G”型结构。

优选地，所述辐射单元包括：

第一辐射段，为“C”型结构，走线路径长度与预设第一天线频率的四分之一波长对应；

第二辐射段，走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。

上述的双频MIMO天线通过采用两个类似水平极化的PIFA天线、环形天线及垂直极化天线，通过恰当的摆放方式来达到增大天线单元间隔离，提升隔离度的方式不用添加任何去耦合、EBG结构、开缝等减小耦合的方法。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中小型化四单元双频MIMO天线的结构示意图；

图2A为图1所示双频MIMO天线的第一频段四个单元天线的S参数曲线图；

图2B为图1所示双频MIMO天线的第二频段四个单元天线的S参数曲线图；

图3A为图1所示双频MIMO天线的第一频段四个单元天线间的隔离度曲线图；

图3B为图1所示双频MIMO天线的第二频段四个单元天线间的隔离度曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例中小型化四单元双频MIMO天线，第一天线频率：2.4～2.5GHz,第二天线频率5.15～5.85GHz。但不限于此频段，熟悉天线的技术人员可以根据不同频段的波长按比例对天线尺寸进行变换，从而得到不同频段的天线。双频MIMO天线设置于介质基板10的一表面，包括第一天线单元11、第二天线单元12、第三天线单元13及第四天线单元14。

本实施例中，介质基板10长边约为第一天线频率的7/12波长，宽边约为第一天线频率的1/4波长。介质基板10材质可以是FR4、FR1、PTFE、CEM1等常用材质，但不限于这些材质。

第一天线单元11和第二天线单元12为对称设置于表面相对两侧的PIFA天线。第一天线单元11(同第二天线单元12)包括第一辐射体110、第二辐射体112、第三辐射体114及接地体116。

第一辐射体110为设有开槽111的矩形结构，通过一弯折型的馈电线113与第二辐射体112耦接；第二辐射体112为直角梯形结构，其斜边与第一辐射体110相对，与该斜边相对的直角边通过馈电线113与第一辐射体110耦接，靠近第三天线单元13一侧的底边上设有馈电点115；第三辐射体114为直线型结构，一端与第二辐射体112的直角边垂直耦接，另一端为自由端；接地体116通过一接地线117与馈电线113耦接，接地线117与第三辐射体114平行相对，接地体116和接地线117相耦接成呈“L”型结构。

优选地，第一辐射体110上的开槽111呈倒“L”型，开槽111由第一辐射体110的边缘向内开设。第一辐射体110的走线路径长度和第三辐射体114的走线路径长度均与预设第一天线频率的四分之一波长对应。第一天线单元11一中尾部的第一辐射体110上经过开槽111使其尺寸恰当的调整为第一天线频率的1/4波长，从而有效的调整天线频段一的谐振效果，通过开槽111来减小天线的有效尺寸。天线S参数图如图2A和图2B所示，其中，S11、S22、S33、S44分别表示第一、二、三、四天线单元的S参数。

第三天线单元13为双频环形天线，与第二天线单元12耦接，且设置在第一天线单元11和第二天线单元12之间。

第三天线单元13包括第一辐射部130、第二辐射部131和第三辐射部132。第一辐射部130为开口环形结构，一端与第二天线单元12耦接，具体是与第二天线单元12的馈电线113或接地线117耦接，另一端与第二辐射部131的一端耦接；第二辐射部131呈弯折型，设置于第一辐射部130远离第四天线单元14的一侧；第三辐射部132呈弯折型，与第二辐射部131错位相对，且一端与第二辐射部131的中部耦接，第三辐射部132与第二辐射部131耦接处设有馈电点133。

第二辐射部131呈“L”型；第三辐射部132呈倒“L”型。第三辐射部132的走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。第一辐射部130的走线路径长度与预设第一天线频率的二分之一波长对应。

第四天线单元14为垂直极化的双频偶极子天线，可以理解的是，第四天线单元14采用垂直极化的天线形式即可，不限于采用偶极子形式。第四天线单元14设置于表面，位于第一天线单元11与第二天线单元12的对称轴延长线方向上。

第四天线单元14包括两个镜像对称的辐射单元140，其对称轴与第一天线单元11和第二天线单元12的对称轴相互平行；辐射单元140为“G”型结构。

具体地，辐射单元140包括第一辐射段142和第二辐射段144。第一辐射段142为“C”型结构，走线路径长度与预设第一天线频率的四分之一波长对应；第二辐射段144与第一辐射段142的一端连接，收容于第一辐射段142内，其走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。

第四天线单元14采用垂直极化方式偶极子天线，有效的提升天线单元间的隔离度，并且通过弯折天线辐射单元140有效的减小天线的尺寸。

四个天线单元天线采用两个类似水平极化的PIFA天线、环形天线及垂直极化的偶极子天线经过恰当的摆放，使的四天线紧凑的摆放在长为频段一7/12波长，宽边约为频段一的1/4波长的介质板上，天线间的隔离度均达到12dBi以上。四个天线单元间隔离度如图3A和图3B所示，其中，曲线S12、S13、S14、S23、S24、S34分别表示第一天线单元11与第二天线单元12、第一天线单元11与第三天线单元13、第一天线单元11与第四天线单元14、第二天线单元12与第三天线单元13、第二天线单元12与第四天线单元14、第三天线单元13与第四天线单元14之间的隔离度。

第三天线单元13结构采用环形天线结构形式放置在第一天线单元11和第二天线单元12之间，有效的减小了天线的尺寸。四个天线单元中两个类似水平极化的PIFA天线、环形天线及垂直极化的偶极子天线，其中天线极化方式及其环天线结构形式是该方案中实现高隔离度的关键。四个天线单元的恰当的摆放方式即将环形天线放置在两水平极化的PIFA天线中间，较好的降低两PIFA天线的隔离度。提升隔离度的方式不用添加任何去耦合、EBG结构、开缝等减小耦合的方法。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种小型化四单元双频MIMO天线，设置于介质基板的一表面，其特征在于，包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元及第四天线单元，所述第一天线单元和第二天线单元为对称设置于所述表面相对两侧的PIFA天线；所述第三天线单元为环形天线，与所述第二天线单元耦接且设置在所述第一天线单元和第二天线单元之间；所述第四天线单元为垂直极化天线，设置于所述表面，位于所述第一天线单元与所述第二天线单元的对称轴延长线方向上。

2.如权利要求1所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第一天线单元包括第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体及接地体，其中：

所述第一辐射体为设有开槽的矩形结构，通过一弯折型的馈电线与所述第二辐射体耦接；

所述第二辐射体为梯形结构，其斜边与所述第一辐射体相对，与该斜边相对的直角边通过所述馈电线与所述第一辐射体耦接，靠近所述第三天线单元一侧的底边上设有馈电点；

所述第三辐射体为直线型结构，一端与所述第二辐射体的直角边垂直耦接；

接地体通过一接地线与所述馈电线耦接，所述接地线与所述第三辐射体平行相对。

3.如权利要求2所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第一辐射体上的开槽呈倒“L”型，所述开槽由所述第一辐射体的边缘向内开设。

4.如权利要求2所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第一辐射体的走线路径长度和所述第三辐射体的走线路径长度均与预设第一天线频率的四分之一波长对应。

5.如权利要求1所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第三天线单元包括第一辐射部、第二辐射部和第三辐射部，其中：

所述第一辐射部为开口环形结构，一端与所述第二天线单元耦接，另一端与所述第二辐射部的一端耦接；

所述第二辐射部呈弯折型，设置于所述第一辐射部远离所述第四天线单元的一侧；

所述第三辐射部呈弯折型，与所述第二辐射部错位相对，且一端与所述第二辐射部的中部耦接，所述第三辐射部与所述第二辐射部耦接处设有馈电点。

6.如权利要求5所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第二辐射部呈“L”型；所述第三辐射部呈倒“L”型。

7.如权利要求5所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第三辐射部的走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。

8.如权利要求5所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第一辐射部的走线路径长度与预设第一天线频率的二分之一波长对应。

9.如权利要求1所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述第四天线单元包括两个镜像对称的辐射单元，其对称轴与所述第一天线单元和第二天线单元的对称轴相互平行；所述辐射单元为“G”型结构。

10.如权利要求9所述的小型化四单元双频MIMO天线，其特征在于，所述辐射单元包括：

第一辐射段，为“C”型结构，走线路径长度与预设第一天线频率的四分之一波长对应；

第二辐射段，走线路径长度与预设第二天线频率的四分之一波长对应。