一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無源器件中天線領域，尤其是MBTO天線。
【背景技術】
[0002] 隨著無線通信技術的不斷發展，有限的無線資源面臨著通信數據大爆炸的困境， 傳統的技術已經無法滿足數據傳輸速率和質量的要求。多輸入多輸出（Multiple-Input Multiple-Output ΜΠω)技術能在不增加帶寬的情況下，成倍地提高通信系統的容量和頻 譜利用率。并且已經被列為LTE(Long Term Evolution)的核心技術之一。
[0003] 國內外學者對MIMO天線做出了很多研究，例如:Y.Gao等人設計了一個中心頻率工 作在5.2GHz，應用于WLAN，具有極小地板的兩單元MMO天線系統，經過修正，將兩個天線之 間親合度降到-28dB以下；Shuai Zhang等人提出一種針對PIFA天線的去親合技術，利用一 種T型縫隙阻抗變換器，可以將單頻以及雙頻工作的MMO天線之間的耦合度得到有效地降 低。但是以上的天線都具有天線體積較大的缺點，不利于當前器件小型化的需求，另外，天 線單元的隔離度也相對較低，干擾較大，沒有極化分集特性。因此如何設計出具有分集特性 的小型化的高隔離度MMO天線就成了我們研究的方向。
【發明內容】
[0004] 為了克服現有技術的不足，本發明設計出具有極化正交分集特性的適用于手機終 端的高隔離度MIMO天線，具有電尺寸小，隔離度高，具有極化分集功能和便于集成加工的特 性。
[0005] 本發明所設計的MMO天線由四部分組成：1號天線單元，2號天線單元，介質基板3 和接地板4。
[0006] 1號天線單元和2號天線單元均由一個T字型50歐姆端口饋電耦合線和輻射貼片Ic 組成，1號天線單元與2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線尺寸完全相同，且共用輻射貼 片lc，福射貼片Ic是一個邊長為L patCh的正方形貼片，其中Lpatch = 7.00±0.50mm，在福射貼 片Ic每個頂點處開一個邊長為si的正方形缺口 ld，在每個正方形缺口 Id相隔距離s2處，開 一個寬度為s3深度為si的長方形缺口2d，其中si = 1.2±0.05mm，s2 = 1.80±0.05mm，s3 = hj: 1.50±0.05mm，且sl+s2 = 3mm，在福射貼片Ic正中間，開一個邊長St 7 ι n nl 的 Leen= 3 土 (),() I mm 正方形缺口，選取正方形輻射貼片Ic的任意兩個相鄰邊，將1號天線單元和2號天線單元的T 字型50歐姆端口饋電耦合線與所選取的兩個邊分別平行放置，50歐姆端口饋電耦合線與所 選取的兩個邊之間的距離均為g，即1號天線單元和2號天線單元的兩條端口饋電耦合線分 別平行于正方形輻射貼片Ic所選取的兩個邊且相互垂直。
[0007] 1號天線單元和2號天線單元印刷在正方形介質基板3上，正方形介質基板3為相對 介電常數為10,損耗角正切為〇,厚度為h的藍寶石單晶，h為1.6_。
[0008] 接地板4位于正方形介質基板3的下方，與正方形介質基板3相連。
[0009] 本發明的有益效果是本發明設計的MMO天線，兩個天線單元具有T型饋電耦合線 端口互相垂直，輻射貼片共用的特征，使天線電尺寸極大縮小，在手機等移動終端的應用 中，小尺寸可以極大地減小占用空間;本發明的耦合饋電線及以及輻射單元均采用微帶線， 使天線剖面較低，且易于加工;本發明采用在輻射貼片中心挖去正方形和在四個邊上挖去 矩形的技術，能夠極大增加天線隔離度，最大可以達到-40.04dB;本發明設計的天線具有穩 定的極化分集特性;本發明的介質基板采用介電常數為10的藍寶石單晶材料，這種材料的 生產技術成熟、器件質量較好、穩定性高且具有很高的機械強度，易于處理和清洗，因此本 發明適于批量生產，有較大的實際應用價值。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明天線的結構示意圖，圖1(a)圖是天線的俯視圖，圖1(b)圖是天線的背 視圖。
[0011] 圖2為天線的仿真S參數。
[0012] 圖3為天線的輻射方向圖，圖3(a)是天線XOY面的輻射方向圖，圖3(b)是天線YOZ面 的輻射方向圖。
[0013] 圖中Ia-I號天線單元的T型饋電耦合線饋電部分，Ib-I號天線單元的T型饋電耦合 線耦合部分，Ic-I號天線單元和2號天線單元共用的輻射貼片，Id-輻射貼片頂點所開的正 方形缺口，2d-輻射貼片所開的長方形缺口，2a_2號天線單元的T型饋電耦合線饋電部分， 2b-2號天線單元的T型饋電親合線親合部分，3-介質基板。4-接地板，X，y-坐標軸，Lfd-l號 天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分長度，W fe3e3d-I號天線單元和2號天線單 元的T型饋電耦合線耦合部分寬度，Lpcirt-I號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線端 口饋電部分長度，W pcjrt-I號天線單元和2號天線單元的T型饋電親合線端口饋電部分寬度， Lpatch-輻射貼片Ic的邊長，g-Ι號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線和輻射貼片之間 的距離，L sub-介質基板3的長度，Uen-輻射貼片Ic正中心所開的正方形缺口，si-正方形Id的 邊長，s3-長方形2d的寬度，s2-正方形Id與長方形2d之間的相隔距離，Portl和Port2分別是 1號天線單元和2號天線單元的饋電端口。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0015] 本發明所設計的MMO天線由四部分組成：1號天線單元，2號天線單元，介質基板3， 接地板4，如圖1所示，具體的尺寸參數如表1所示。
[0016] 表1.附圖中所示的結構參數如下表(單位:mm)。
[0018] 表中的字母代表圖中的幾何尺寸參數，在圖1中有標示。
[0019] Lfe3e3d為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分長度，Wfe3e3d為1號天 線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線耦合部分寬度，L pcirt為1號天線單元和2號天線單元 的T型饋電耦合線端口饋電部分長度，Wpcirt為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電耦合線 端口饋電部分寬度，Lpatd 1為福射貼片Ic的邊長，g為1號天線單元和2號天線單元的T型饋電 耦合線和輻射貼片之間的距離，Lsub為介質基板3的長度，L cen為輻射貼片Ic正中心所開的正 方形缺口，si為正方形Id的邊長，s3為長方形2d的寬度，s2為正方形Id與長方形2d之間的相 隔距離，Portl和Port2分別是1號天線單元和2號天線單元的饋電端口。
[0020] 具體的實施方法為：
[0021] 1號天線單元由50歐姆端口饋電耦合線（圖1(b)中所示為la，Ib)和輻射貼片Ic組 成。Ia是1號天線單元的50歐姆T型饋電耦合線饋電部分，Ib是1號天線單元的T型饋電耦合 線耦合部分，la，lb垂直放置組成了T型的饋電線。Ic是1號天線單元的邊長為L patch的正方形 福射貼片，Lpatd1的取值范圍為6.5mm~7.5mm，任意選取正方形福射貼片的一個邊，將1號天 線單元的50歐姆端口饋電耦合線與所選取的邊平行放置，距離為g，g的取值范圍為0.08mm ~0.10mm。能量通過Ib親合到福射貼片Ic部分進行福射。la，lb，Ic這三個部分組成了 1號天 線單元。
[0022] 2號天線單元也是由50歐姆端口饋電耦合線（圖1(a)中所示為2a、2b)和輻射貼片 Ic組成，2a是2號天線單元的50歐姆T型饋電耦合線饋電部分，2b是2號天線單元的T型饋電 耦合線耦合部分，2a、2b垂直放置組成了 T型的饋電線。兩個天線單元共用同一個輻射貼片 lc，能夠極大縮小天線尺寸，實現小型化的目的，另外，選取正方形輻射貼片與1號天線單元 的50歐姆端口饋電耦合線相鄰的一條邊，將2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線與所選 取的邊平行放置，距離也為的取值范圍為0.08mm~0.10mm。這樣兩天線單元的端口饋電 耦合線也相互垂直，從而使天線具有正交分集特性。在輻射貼片I c上挖去的邊長為Uen的正 方形具有提高兩個天線單元隔離度的作用。
[0023] 1號天線單元和2號天線單元，印刷在大小為Lsub*Lsub，相對介電常數為10,厚度為 h，損耗角正切為0的藍寶石單晶基板3上，Lsub的取值范圍為13. OOmm~15.00mm。材料穩定性 好，機械強度高，易于處理和清洗。
[0024]介質基板3下表面和接地板4相連。
[0025]用電磁仿真軟件HFSS對天線模型進行仿真優化，確定尺寸參數，得到天線的回波 損耗曲線，附圖中圖2為天線的仿真回波損耗圖，圖3為MIMO天線輻射方向圖。可以看出，本 發明設計的MMO天線具有高隔離度的特性，并且此天線具有極化分集的特性。從而驗證本 發明的可實施性。
【主權項】
1. 一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線，包括1號天線單元、2號天線單元、介 質基板(3)和接地板(4 )，其特征在于： 1號天線單元和2號天線單元均由一個T字型50歐姆端口饋電耦合線和輻射貼片（lc)組 成，1號天線單元與2號天線單元的50歐姆端口饋電耦合線尺寸完全相同，且共用輻射貼片 (1C)，福射貼片（1C)是一個邊長為Lpatch的正方形貼片，其中L patch = 7.00 ±0.50mm，在福射 貼片（lc)每個頂點處開一個邊長為si的正方形缺口（Id)，在每個正方形缺口（Id)相隔距離 s2處，開一個寬度為s3深度為si的長方形缺口（2d)，其中si = 1.2±0.05mm，s2= 1.80 土 0.05mm，s3 = 1.50±0.05mm，且sl + s2 = 3mm，在福射貼片（lc )正中間，開一個邊長為的正方形缺口，選取正方形輻射貼片（lc)的任意兩個相鄰邊，將1號天線 單元和2號天線單元的T字型50歐姆端口饋電耦合線與所選取的兩個邊分別平行放置，50歐 姆端口饋電耦合線與所選取的兩個邊之間的距離均為g，即1號天線單元和2號天線單元的 兩條端口饋電耦合線分別平行于正方形輻射貼片（lc)所選取的兩個邊且相互垂直； 1號天線單元和2號天線單元印刷在正方形介質基板(3)上，正方形介質基板(3)為相對 介電常數為10,損耗角正切為〇,厚度為h的藍寶石單晶，h為1.6mm; 接地板(4)位于正方形介質基板(3)的下方，與正方形介質基板(3)相連。
【專利摘要】本發明提供了一種井字型貼片雙端口饋電高隔離度平面天線，涉及無源器件中天線領域，本發明MIMO天線由天線單元、介質基板和接地板組成，天線單元中的輻射貼片為井字型，天線單元具有T型饋電耦合線端口互相垂直，輻射貼片共用的特征，使天線電尺寸極大縮小，可以極大地減小占用空間，采用微帶線使天線剖面較低且易于加工，本發明天線能夠極大增加天線隔離度，具有穩定的極化分集特性，介質基板材料的生產技術成熟、器件質量較好、穩定性高且具有很高的機械強度，易于處理和清洗，因此本發明適于批量生產，有較大的實際應用價值。
【IPC分類】H01Q1/52, H01Q1/50, H01Q1/38
【公開號】CN105680168
【申請號】CN201610020868
【發明人】李海雄, 魏彤欣, 丁君, 郭陳江
【申請人】西北工業大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月14日