一種差分雙端口的超寬帶mimo天線的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及差分超寬帶MOMO天線，特別涉及一種差分雙端口的超寬帶MIMO天線。
【背景技術】
[0002]隨著無線通信技術的迅猛發展，通信系統對高速率、大容量和高可靠性的移動通信質量需求越來越強烈，而應用傳統的通信技術很難滿足這一需求。多輸入多輸出(multiple-1nput-multiple-output, ΜΙΜΟ)技術在一個通信系統中應用多個收發天線來發射和接收信號，可以有效的克服多徑衰落效應并提高系統容量和可靠性。在MIMO天線的設計中，最關鍵緊要的一個問題就是如何使降低各個天線單元之間的耦合度。目前減小天線單元間耦合的主要方法有:EBG地板結構，解耦網絡，地板縫隙，反射單元，地板分支和Neutralizat1n線。以上的解親方法僅適用于窄帶工作帶寬中，不適用于超寬帶系統，大多數結構設計復雜，所實現的隔離度一般在20dB左右。
[0003]差分天線是指采用差分饋電形式的天線。目前，射頻電路通常采用差分技術傳輸信號，但是天線大多數被設計為單端口器件，不能直接與差分電路集成，通常需要采用巴倫把差分信號轉換為單端口信號然后饋入天線。巴倫的使用會造成損耗，使系統效率降低，也增加了獨立器件的數量，不利于系統高度集成和小型化。
[0004]差分天線改變了傳統天線的單端口設計方法，將天線設計為雙端口形式，直接把差分信號饋進天線的兩個端口。差分天線可以直接與差分電路集成，減少了巴倫器件的使用，提高系統效率。目前出現的所有MIMO天線中，沒有采用差分饋電形式的，也就是沒有差分MIMO天線出現。一是因為能采用差分饋電的天線形式不如單端口天線靈活多樣，二是差分天線的加工測試比傳統單端口天線更為復雜，需要特殊的儀器和設備。但是差分天線在性能上和工程應用上都明顯優于傳統天線，因此設計差分MMO天線具有重要的意義和價值。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種差分雙端口的超寬帶MIMO天線。
[0006]本發明的目的通過以下的技術方案實現:
[0007]一種差分雙端口的超寬帶MMO天線，包括介質基板，還包括設置在介質基板正面的差分端口 A、B，以及設置在介質基板背面的金屬地面，金屬地面中空部分為寬縫隙，所述的差分端口 A、B相互正交。
[0008]所述的差分端口 A包含饋電口 A+和A-，所述的差分端口 B包含饋電口 B+和B-，饋電口 A+和A-在直線LI上，饋電口 B+和B-在直線L2上，直線L1、L2相互垂直。
[0009]所述的饋電口 A+、A-、B+、B-均為貼片。
[0010]所述的寬縫隙為多邊形M，多邊形M在介質基板正面的對應位置為多邊形N，差分端口 A、B在多邊形N內。
[0011]所述的多邊形M為正六邊形。
[0012]本發明的工作過程如下所示:
[0013]本發明采用平面結構設計，在一塊介質基板的兩面，分別刻蝕四個貼片和一個中間挖空的寬縫隙地面，如圖1和圖2所示。正面是四個矩形貼片al和a2，bl和b2，分別形成差分端口 A和B。差分端口 A包含兩個饋電口 A+和A-，分別饋入幅度相等，相位相反的差分信號，差分端口 B也是如此。介質基板的背面是一塊金屬地面3，其中間挖去了一個多邊形，形成寬縫隙4。多邊形的寬縫隙具有良好的漸變性，通過正面的貼片對背面的寬縫隙地面進行饋電，可以產生多個諧振頻點，由此形成超寬的工作頻帶。由于天線完全對稱，因此差分端口 A工作時，位于A+和A-的正中間會形成一條電壓為O的“虛擬地面”，也就是B+和B-所在的面上，因此B+和B-不會有差分信號輸出。同樣，當端口 B工作時，端口 A也不會有差分信號輸出。因此，不用任何去耦合結構，兩個差分端口 A和B可以形成極高的隔離度，而且理論上是無窮大的。由于差分端口 A和B相互正交，共同對背面的寬縫隙進行饋電，因此當他們工作時，可以形成相互正交的雙極化特性。
[0014]本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
[0015]1、與已出現的所有超寬帶MMO天線相比，本發明不采用任何去耦結構，可以在超寬的工作頻帶內達到50dB以上的隔離度。
[0016]2、與已出現的所有超寬帶MMO天線相比，本發明采用的是差分饋電結構，可以更好的與差分電路集成。
[0017]3、本發明兩對差分饋電端口共用一個寬縫隙進行輻射，實現了雙極化特性，體積大大減小，結構簡單緊湊，成本低。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明所述的差分雙端口的超寬帶MMO天線的正面結構示意圖；
[0019]圖2為本發明所述的差分雙端口的超寬帶MMO天線的背面結構示意圖；
[0020]圖3為本發明所述的差分雙端口的超寬帶MMO天線的電磁仿真奇模反射系數曲線圖；
[0021]圖4為本發明所述的差分雙端口的超寬帶MMO天線的電磁仿真耦合度曲線圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0023]如圖1、2，一種差分雙端口的超寬帶MMO天線，包括介質基板，還包括設置在介質基板正面的差分端口 A、B，以及設置在介質基板背面的金屬地面，金屬地面中空部分為寬縫隙，所述的差分端口 A、B相互正交；
[0024]所述的差分端口 A包含饋電口 A+和A-，所述的差分端口 B包含饋電口 B+和B-，饋電口 A+和A-在直線LI上，饋電口 B+和B-在直線L2上，直線L1、L2相互垂直；
[0025]所述的饋電口 A+、A-、B+、B_分別為貼片al、bl、a2、b2 ；
[0026]所述的寬縫隙為多邊形M，多邊形M在介質基板正面的對應位置為多邊形N，差分端口 A、B在多邊形N內；
[0027]所述的多邊形M為正六邊形。
[0028]本實施例中，介質基板的介電常數為4.4。電磁仿真奇模反射系數曲線如圖3所示，天線-1OdB阻抗工作帶寬為2.9GHz到11.3GHz，相對帶寬達到了 118%，可以完全覆蓋UWB通信系統(3.lGHz-10.6GHz)，因此非常適合應用于超寬帶系統中。
[0029]電磁仿真的耦合度曲線如圖4所示，在整個超寬帶工作頻帶內，兩個差分端口之間的耦合度在_50dB以下，即隔離度達到了 50dB以上，遠遠高于普通MMO天線單元間20dB的隔離度。這說明天線的兩個端口可以獨立的工作，而不受彼此影響，兩個端口接收的信號可以保證極低的相關度，從而為MMO通信系統中的高信號質量提供可靠保障。
[0030]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種差分雙端口的超寬帶MMO天線，其特征在于:包括介質基板，還包括設置在介質基板正面的差分端口 A、B，以及設置在介質基板背面的金屬地面，金屬地面中空部分為寬縫隙，所述的差分端口 A、B相互正交。
2.根據權利要求1所述的差分雙端口的超寬帶MIMO天線，其特征在于:所述的差分端口 A包含饋電口 A+和A-，所述的差分端口 B包含饋電口 B+和B-，饋電口 A+和A-在直線LI上，饋電口 B+和B-在直線L2上，直線L1、L2相互垂直。
3.根據權利要求2所述的差分雙端口的超寬帶MIMO天線，其特征在于:所述的饋電口A+、A-、B+、B-均為貼片。
4.根據權利要求1所述的差分雙端口的超寬帶MIMO天線，其特征在于:所述的寬縫隙為多邊形M，多邊形M在介質基板正面的對應位置為多邊形N，差分端口 A、B在多邊形N內。
5.根據權利要求4所述的差分雙端口的超寬帶MIMO天線，其特征在于:所述的多邊形M為正六邊形。
【專利摘要】本發明公開了一種差分雙端口的超寬帶MIMO天線，包括介質基板，還包括設置在介質基板正面的差分端口A、B，以及設置在介質基板背面的金屬地面，金屬地面中空部分為寬縫隙，所述的差分端口A、B相互正交。本發明的MIMO天線，具有隔離度高，結構緊湊，工作帶寬超寬的優點，能夠滿足小型化，低成本，易與差分電路集成的要求。
【IPC分類】H01Q21-24, H01Q1-50, H01Q1-38
【公開號】CN104577318
【申請號】CN201510018367
【發明人】李文翱, 涂治紅, 褚慶昕
【申請人】華南理工大學
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月14日