[发明专利]一种具有高隔离度的四端口MIMO天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是一种体积小、结构紧凑、成本低、具有高隔离 度的四端口MIMO天线，该MIMO天线的谐振频率为5.2GHz。

背景技术

随着无线通信技术的迅猛发展，要求通信设备要小型化和便携化。在实际应用中，由 于受到接收机或发射机尺寸及结构限制，需要在有限空间内尽可能多地布置天线单元。根据 MIMO天线的设计要求，各天线单元之间要有较高的隔离度，即耦合度要低。如果无线通信 设备的空间充足，只要通过增加天线单元之间的距离，使间距大于二分之一波长，就能够很 好的降低天线之间的耦合度。但是对于小型化的无线通信设备，各天线单元间的距离无法控 制在不小于二分之一波长的范围内，各天线单元间的耦合度会很大，从而造成系统性能的降 低。因此，在空间有限，并且保证低成本、高隔离度的前提下设计多端口MIMO天线，具有 很大的挑战性。

目前，国内外学者已提出了不少MIMO天线设计思路，但仍不能满足现代无线通信设 备的设计要求，在一定程度上阻碍了无线通信技术的发展进程。例如，在中国专利 CN102714353A中所设计的MIMO天线，仅有两个端口，没能在有限的空间内，保证高隔离 度的前提下，放置更多个天线，并且体积仍较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、结构紧凑、成本低、具有高隔离度的四端口MIMO 天线，该MIMO天线的谐振频率为5.2GHz，各天线单元间的耦合度在-19.5dB以下。

本发明所采用的技术方案：

一种具有高隔离度的四端口MIMO天线，其特征是：包括接地金属板(1)、介质基板 (2)、四个天线辐射单元(3)、四个四分之一波长阻抗变换器(4)、四个50Ω微带馈线(5) 和四个金属贴片(6)。

所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线，其特征是：接地金属板(1)在介质基 板(2)的下表面，四个天线辐射单元(3)、四个四分之一波长阻抗变换器(4)、四个50Ω微 带馈线(5)和四个金属贴片(6)在介质基板(2)的上表面。

所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线，其特征是：四个天线辐射单元(3)为 矩形贴片天线。

所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线，其特征是：每个四分之一波长阻抗变 换器(4)的两侧分别与一个天线辐射单元(3)和一个50Ω微带馈线(5)相连接，构成一个 天线单元，四个天线单元相互垂直放置。

所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线，其特征是：四个金属贴片(6)的形状 均为矩形。

本发明的优势在于：

(1)MIMO天线中有四个天线单元，各天线单元间的耦合度-19.5dB以下，工作效率 高，并且相比于其他两单元或三单元的MIMO天线，能更好的提高信道容量。

(2)四个天线单元中，相邻的两个天线的最近距离仅为4.75mm，约为谐振频率5.2GH 对应的自由空间波长的0.082倍，结构紧凑，体积小。

(3)接地金属板、天线辐射单元、四分之一波长阻抗变换器、50Ω微带馈线和金属贴 片选用铜箔材料，介质基板选用TP2材料，这两种材料市面常见，价格低，使得MIMO天线 成本低，易于加工。

附图说明

图1是本发明所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线的主观图；

图2是本发明所述的一种具有高隔离度的四端口MIMO天线的S₁₁、S₂₁、S₃₁和S₄₁特 性曲线；

具体实施方式

一种具有高隔离度的四端口MIMO天线,如图1所示，各天线单元相互垂直放置，并且 在天线单元间放置了矩形金属贴片(6)。天线单元的垂直放置可以利用垂直极化技术抑制近 场耦合，金属贴片(6)可以提供额外的耦合路径来抵消非激励天线单元原有的耦合电流，从 而提高各天线单元间的隔离度。

介质基板(2)选用TP2材料，介电常数为4.3，厚度为H，边长为L。接地金属板(1) 覆盖介质基板(2)的整个下表面。

四个天线辐射单元(3)为矩形贴片天线，长和宽分别为L1和W1，相邻天线辐射单元 (3)之间的距离为S1，四个天线辐射单元(3)距较近的介质基板(2)边缘的距离为S2。