一种适用于现代通信系统终端的双天线mimo系统的制作方法
一种适用于现代通信系统终端的双天线mimo系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，涉及天线技术领域。
【背景技术】
[0002]天线是无线通信领域中最重要的部件之一，主要的功能是接受发射电磁波，近些年来随之无限通信业务的快速发展和集成电路的高度集成化，使得通信系统开始逐渐小型化，相比之下无线通信中最主要的天线却不能很好的做到小型化，，传统的无线通信系统基本是采用单输入单输出(SISO)系统，然而SISO系统在信道容量上有一个不可突破的瓶颈一Shannon容量限制，还有移动通信系统中的存在着多径效应和提高链路稳定性，人们提出了天线分集技术，将天线分集与时间分集联合应用获得空间维与时间维的分集效应，因此多天线系统代替单天线系统是无线通信发展的趋势所在。
[0003]在MMO天线系统设计中，天线的数目和间距是很重要的参数，对于终端而言，二分之一波长间距做够保证费相关衰落，最大可能使用两根天线，然而对于常用的移动终端而言，设备整体的尺寸小，不能保证有足够的空间，天线单元之间的耦合过强，影响整体天线阵的性能，内部空间的利用率也比较差，这都是目前急需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种适用于现代通信系统终端的双天线MMO系统，设计的天线尺寸很小，且天线单元直接的间距比较小，可以最大化的利用内部空间，减小天线直接的耦合，增强了天线阵的整体性能，本发明的MIMO天线可以工作在多个频段，具有良好的辐射性能，较高的稳定性，同时能够实现天线间的高隔离度和的相关性系数。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种适用于现代通信系统终端的双天线MMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。
[0006]作为本发明的进一步优化方案，所述第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm0
[0007]作为本发明的进一步优化方案，所述两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1mm0
[0008]作为本发明的进一步优化方案，所述第二天线段的线宽为0.9mm，长度为5.4mm。
[0009]作为本发明的进一步优化方案，所述第四天线段的线宽为0.4mm。
[0010]作为本发明的进一步优化方案，所述第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm。
[0011]作为本发明的进一步优化方案，所述馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm。
[0012]作为本发明的进一步优化方案，所述第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm。
[0013]作为本发明的进一步优化方案，所述天线的尺寸为18mmX15.5mm。
[0014]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
第一:本发明改天线单元的尺寸很小，只有18mmX15.5mm，在如此小的体积情况下能够实现宽频带的效果。
[0015]第二:相比以往的天线结构都比较复杂，改天线结构简单，仅仅用简单的金属条带实现宽频带，制作简单。
[0016]第三:相比以往的天线只能在很窄的频带内实现高隔离度，而本发明通过调整天线的电流旋向能够实现天线之间的高隔离度和低相关性系数。
【附图说明】
[0017]图1是天线的示意图；
其中:1、第一天线段，2、第二天线段，3、第三天线段，4、第四天线段，5、第五天线段，6、馈线，7、金属地，8、介质板；
图2是双端口加激励和单端口加激励时电流分布图；
图3是本天线实测的S参数与仿真S参数的对比图；
图4是本天线实测的隔离度和仿真隔离度的对比图；
图5是本发明天线的相关系数。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0019]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明的结构模型示意图，如图1所示，一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线①和天线②，天线单元设置于介质板上，天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一 端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。
[0021]第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm ;第二天线段的线宽为0.9mm，长度为5.4mm ;第四天线段的线宽为0.4mm。
[0022]第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm ;馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm，馈线的两侧平行设有金属地，减少信号的干扰和噪声的影响。
[0023]第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm ;天线的尺寸为18mmX 15.5mm。
[0024]两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1mm，极大了减少了天线单元之间的距离，两个天线单元采用相反的旋向，可以有效的降低两天线的隔离度。
[0025]图2是实测的S参数与仿真S参数的对比图，从图中可以看出，实测与仿真的结果相差很小，且比较吻合，实现LTE2300/2.4GHz WLAN频带通信，具有很宽的带宽，。
[0026]图3是本天线实测的隔离度和仿真隔离度的对比图，从图中看出，实测的隔离度与仿真隔离度比较吻合，天线之间的隔离度最小可以达到_15dB以下，该天线系统可以使用在对尺寸要求较高的小型设备中。
[0027]图4是显示了两个天线之间的相关系数P的值，对于一个天线我们认为只要相关系数值小于0.3就可以应用于4G通信。而本发明中两天线的相关系数值不超过0.016可以说是个非常理想的结果，能够很好的达到MMO天线的性能要求。
[0028]图5是两个天线单元中有一个天线被激励时的方向图，天线在E面和H面表现出非常好的特性，由此可以体现出天线具有良好的辐射性能。
[0029]本天线的体积为18mmX 15.5mmX 1.6mm，本天线体积小，且能够实现多个频段的工作，与实现相同功能的天线相比，结构简单，采用微带金属贴片的方式制作天线，同时与现有的天线相比，本天线可在很窄的频带内实现非常高的隔离度，还可以通过调整天线的电流旋向能够实现天线之间的高隔离度和低相关性系数。
[0030]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。2.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm。3.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1_。4.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第二天线段的线宽为0.9_，长度为5.4_。5.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第四天线段的线宽为0.4_。6.如权利要求1或5所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm。7.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm。8.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm。9.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述天线的尺寸为18_X 15.5mm。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线；本发明设计的天线尺寸很小，且天线单元直接的间距比较小，可以最大化的利用内部空间，减小天线直接的耦合，增强了天线阵的整体性能，本发明的MIMO天线可以工作在多个频段，具有良好的辐射性能，较高的稳定性，同时能够实现天线间的高隔离度和的相关性系数。
【IPC分类】H01Q1/22, H01Q1/38
【公开号】CN104900994
【申请号】CN201510207330
【发明人】杨凌升, 李涛, 林清宇, 潘登辉, 周艳彤, 周小洁
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，涉及天线技术领域。
【背景技术】
[0002]天线是无线通信领域中最重要的部件之一，主要的功能是接受发射电磁波，近些年来随之无限通信业务的快速发展和集成电路的高度集成化，使得通信系统开始逐渐小型化，相比之下无线通信中最主要的天线却不能很好的做到小型化，，传统的无线通信系统基本是采用单输入单输出(SISO)系统，然而SISO系统在信道容量上有一个不可突破的瓶颈一Shannon容量限制，还有移动通信系统中的存在着多径效应和提高链路稳定性，人们提出了天线分集技术，将天线分集与时间分集联合应用获得空间维与时间维的分集效应，因此多天线系统代替单天线系统是无线通信发展的趋势所在。
[0003]在MMO天线系统设计中，天线的数目和间距是很重要的参数，对于终端而言，二分之一波长间距做够保证费相关衰落，最大可能使用两根天线，然而对于常用的移动终端而言，设备整体的尺寸小，不能保证有足够的空间，天线单元之间的耦合过强，影响整体天线阵的性能，内部空间的利用率也比较差，这都是目前急需要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种适用于现代通信系统终端的双天线MMO系统，设计的天线尺寸很小，且天线单元直接的间距比较小，可以最大化的利用内部空间，减小天线直接的耦合，增强了天线阵的整体性能，本发明的MIMO天线可以工作在多个频段，具有良好的辐射性能，较高的稳定性，同时能够实现天线间的高隔离度和的相关性系数。
[0005]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种适用于现代通信系统终端的双天线MMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。
[0006]作为本发明的进一步优化方案，所述第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm0
[0007]作为本发明的进一步优化方案，所述两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1mm0
[0008]作为本发明的进一步优化方案，所述第二天线段的线宽为0.9mm，长度为5.4mm。
[0009]作为本发明的进一步优化方案，所述第四天线段的线宽为0.4mm。
[0010]作为本发明的进一步优化方案，所述第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm。
[0011]作为本发明的进一步优化方案，所述馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm。
[0012]作为本发明的进一步优化方案，所述第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm。
[0013]作为本发明的进一步优化方案，所述天线的尺寸为18mmX15.5mm。
[0014]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
第一:本发明改天线单元的尺寸很小，只有18mmX15.5mm，在如此小的体积情况下能够实现宽频带的效果。
[0015]第二:相比以往的天线结构都比较复杂，改天线结构简单，仅仅用简单的金属条带实现宽频带，制作简单。
[0016]第三:相比以往的天线只能在很窄的频带内实现高隔离度，而本发明通过调整天线的电流旋向能够实现天线之间的高隔离度和低相关性系数。
【附图说明】
[0017]图1是天线的示意图；
其中:1、第一天线段，2、第二天线段，3、第三天线段，4、第四天线段，5、第五天线段，6、馈线，7、金属地，8、介质板；
图2是双端口加激励和单端口加激励时电流分布图；
图3是本天线实测的S参数与仿真S参数的对比图；
图4是本天线实测的隔离度和仿真隔离度的对比图；
图5是本发明天线的相关系数。
【具体实施方式】
[0018]下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0019]本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0020]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
本发明的结构模型示意图，如图1所示，一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线①和天线②，天线单元设置于介质板上，天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一 端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。
[0021]第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm ;第二天线段的线宽为0.9mm，长度为5.4mm ;第四天线段的线宽为0.4mm。
[0022]第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm ;馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm，馈线的两侧平行设有金属地，减少信号的干扰和噪声的影响。
[0023]第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm ;天线的尺寸为18mmX 15.5mm。
[0024]两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1mm，极大了减少了天线单元之间的距离，两个天线单元采用相反的旋向，可以有效的降低两天线的隔离度。
[0025]图2是实测的S参数与仿真S参数的对比图，从图中可以看出，实测与仿真的结果相差很小，且比较吻合，实现LTE2300/2.4GHz WLAN频带通信，具有很宽的带宽，。
[0026]图3是本天线实测的隔离度和仿真隔离度的对比图，从图中看出，实测的隔离度与仿真隔离度比较吻合，天线之间的隔离度最小可以达到_15dB以下，该天线系统可以使用在对尺寸要求较高的小型设备中。
[0027]图4是显示了两个天线之间的相关系数P的值，对于一个天线我们认为只要相关系数值小于0.3就可以应用于4G通信。而本发明中两天线的相关系数值不超过0.016可以说是个非常理想的结果，能够很好的达到MMO天线的性能要求。
[0028]图5是两个天线单元中有一个天线被激励时的方向图，天线在E面和H面表现出非常好的特性，由此可以体现出天线具有良好的辐射性能。
[0029]本天线的体积为18mmX 15.5mmX 1.6mm，本天线体积小，且能够实现多个频段的工作，与实现相同功能的天线相比，结构简单，采用微带金属贴片的方式制作天线，同时与现有的天线相比，本天线可在很窄的频带内实现非常高的隔离度，还可以通过调整天线的电流旋向能够实现天线之间的高隔离度和低相关性系数。
[0030]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线，所述第一天线段水平放置，且第一天线段的一端与其垂直的第二天线段的一端相连，所述第二天线段的另一端与其垂直且水平放置的第三天线段的一端相连，所述第三天线段的另一端与其垂直放置的第四天线段的一端相连，第四天线段的另一端连接与其平行的第五天线段的一端，所述第五天线段的另一端连接馈线的一端，所述第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段围成一个不封闭的矩形框。2.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第一天线段和第二天线段的线宽相等，均为1.8mm。3.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述两个天线单元之间的水平距离为7.6mm-8.1_。4.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第二天线段的线宽为0.9_，长度为5.4_。5.如权利要求1所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第四天线段的线宽为0.4_。6.如权利要求1或5所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第五天线段的线宽为0.2mm，第五天线段的长度为3mm。7.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述馈线的宽度为1mm，馈线的长度为5.5mm。8.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述第一天线段与第三天线段的距离为5.4mm。9.如权利要求6所述的一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，其特征在于:所述天线的尺寸为18_X 15.5mm。
【专利摘要】本发明公开了一种适用于现代通信系统终端的双天线MIMO系统，包括介质板、结构相同且对称放置的天线单元，天线单元设置于介质板上，所述天线单元包括第一天线段、第二天线段、第三天线段、第四天线段、第五天线段、馈线；本发明设计的天线尺寸很小，且天线单元直接的间距比较小，可以最大化的利用内部空间，减小天线直接的耦合，增强了天线阵的整体性能，本发明的MIMO天线可以工作在多个频段，具有良好的辐射性能，较高的稳定性，同时能够实现天线间的高隔离度和的相关性系数。
【IPC分类】H01Q1/22, H01Q1/38
【公开号】CN104900994
【申请号】CN201510207330
【发明人】杨凌升, 李涛, 林清宇, 潘登辉, 周艳彤, 周小洁
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月28日
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