应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向mimo天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线，其包括底板和天线单元，底板的下表面设有金属接地层，天线单元包括呈两两垂直设置的第一天线板、第二天线板和基板，所述第一天线板和第二天线板上分别设有金属天线体，基板的上表面对应第一天线板和第二天线板分别设有金属短接耦合回路层，金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接，第一、第二天线板各自连接一路同轴信号线，第一、第二天线板的金属天线体分别通过一导线连接底板下表面的金属接地层。本发明可完全覆盖无线局域网2.4~2.485GHz和5.15~5.85GHz工作频段，体积小，隔离度高，定向辐射性能好，受背景安装环境的影响较小，适合于吸顶安装。
【专利说明】
应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线
技术领域
[0001]本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线。
【背景技术】
[0002]对于新的无线系统而言，可用的无线频谱已经非常有限了，因此，在不利用额外的频谱资源的情况下，增加现有无线系统的信道容量和可靠性是相当重要的。信息论以及现有的研究都预示了 MMO无线通信系统的潜在的巨大信道容量。但在实际应用中还需要突破一些难点，其中小型化定向低剖面MMO天线的设计是难点之一。在MMO天线系统的设计过程中，天线数量和天线单元这两个参数需要重点考虑。天线的数量决定了实现MIMO无线通信系统容量提升的效果，但是天线数量的增加也必然会带来其他问题。若是将大量的天线嵌入移动通信的基站端，由于体积的限制相对较小，并不会限制实际应用，然而在有限体积的移动终端设备中嵌入大量的天线，天线单元的尺寸和间距必然需要缩小。但是根据天线的基本知识可以知道天线单元间的互耦与天线单元的间距之间有很大程度的关系，间距越小，产生的耦合就会越高，也就会对所在MMO通信系统的容量等性能产生损害。因此，如何在无线通信设备中设计多个天线并实现天线单元间的低互耦高隔离，成为MMO天线研究中急需解决的冋题和难点。
[0003]设计性能良好的单频和多频MIMO天线，首先要设计出尺寸较小的天线单元;其次就是要协调天线单元之间的隔离度和移动终端设备有限的尺寸相互制约的问题，在满足无线通信设备整体尺寸要求的同时保证在工作频带下良好的隔离度。因此，隔离度是MMO天线的一个关键参数，研究并设计小型化、高隔离的MIMO天线具有积极的意义和良好的应用前景。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线。
[0005 ]本发明采用的技术方案是:
应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其包括底板和天线单元，所述天线单元设于底板的上表面，所述底板的下表面设有金属接地层，所述天线单元包括第一天线板、第二天线板和基板，所述第一天线板和第二天线板分别垂直设于基板的上表面上，且第一天线板、第二天线板和基板呈两两垂直设置，所述第一天线板和第二天线板上分别设有金属天线体，所述基板的上表面对应第一天线板和第二天线板分别设有金属短接耦合回路层，所述第一天线板的金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接，所述第二天线板的金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接，所述第一天线板与一路同轴信号线电连接，第一天线板的金属天线体与一第一导线的一端连接，第一导线的另一端依次穿过基板与底板下表面的金属接地层连接，一路同轴信号线的屏蔽层分别与第一导线的另一端和底板下表面的金属接地层电连接;所述第二天线板与另一路的同轴信号线电连接，第二天线板的金属天线体与一第二导线的一端连接，第二导线的另一端依次穿过基板与底板下表面的金属接地层连接，另一路同轴信号线的屏蔽层分别与第二导线的另一端和底板下表面的金属接地层电连接。
[0006]所述第一天线板在第二天线板上的投影为第二条线板垂直基板的中心线。
[0007]所述金属天线体包括两个呈镜像对称设置且相互连接的双线传输线，双线传输线的上端设有Π形天线振子单元，双线传输线的中间设有三角形天线振子单元。
[0008]所述双线传输线的下端与对应的金属短接耦合回路层电连接，同一金属天线体的双线传输线通过导线馈电。
[0009]所述金属短接耦合回路层开设有H形的开槽。
[0010]所述基板通过其边角设有的四个固定柱固定于底板的上表面。
[0011]所述底板为圆形的PCB板。
[0012]所述底板的下表面中心处设有安装底座，所述安装底座设有供同轴信号线安装孔，安装底座的外周壁上设有螺纹。
[0013]第一天线板的尺寸为35mmX15mm，第二天线板的尺寸与第一天线板尺寸相同。
[0014]第一天线板、第二天线板中心间距为55mm，天线端口间隔离度约为45dB，可根据实际需要，第一天线板和第二天线板中心间距可以20mm-100mm间调整。
[0015]所述基板到底板的距离为10mm，根据实际需要，基板到底板的距离可在2mm-30mm
间调整。
[0016]本发明采用以上技术方案，第一天线板、第二天线板和基板呈两两垂直设置，保证了第一天线板和第二天线板都能独立工作，且都能保持良好的辐射特性。底板下表面的金属接地层的设置有效的屏蔽来自底板下表面一侧的环境干扰，降低了后瓣，在吸顶安装时对天线的性能影响小，且实现了双频MMO天线的定向辐射。所述金属天线体包括两个呈镜像对称设置且相互连接的双线传输线，双线传输线的上端设有π形天线振子单元，π形天线振子单元可用于2.4-2.485GHz的WLAN网络，双线传输线的中间设有三角形天线振子单元，三角形天线振子单元可用于5.15?5.85GHz工作频段的WLAN网络，有效的提高带宽。金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接以及同一金属天线体的双线传输线通过导线电连接的结构起到了防雷避雷的作用，金属短接耦合回路层通过H形开槽形成短路回路，有效地降低阻抗。第一导体和第二导体的设置将金属天线体和底板下表面的金属接地层连接，有效地抵消了同轴线的外导体的电流，利于1/4波长平衡馈电，提高天线的隔离度。
[0017]本发明提供的双频MIMO天线，可完全覆盖无线局域网2.4?2.485GHz和5.15?5.85GHz工作频段，体积小，隔离度高，定向辐射性能好，受背景安装环境的影响较小，适合于吸顶安装。
【附图说明】
[0018]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明；
图1为本发明的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线的结构示意图；
图2为本发明的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线的仰视示意图；
图3为本发明的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线的第一天线板或第二天线板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]如图1-3之一所示，本发明包括底板I和天线单元2，所述天线单元2设于底板I的上表面，所述底板I的下表面设有金属接地层，所述天线单元2包括第一天线板21、第二天线板22和基板23，所述第一天线板21和第二天线板22分别垂直设于基板23的上表面上，且第一天线板21、第二天线板22和基板23呈两两垂直设置，所述第一天线板21和第二天线板22上分别设有金属天线体20，所述金属天线体20包括两个呈镜像对称设置且相互连接的双线传输线5，所述双线传输线5的上端设有π形天线振子单元52，双线传输线5的中间设有三角形天线振子单元53。
[0020]所述双线传输线5的下端与对应的金属短接耦合回路层24电连接，同一金属天线体20的双线传输线5通过导线6馈电。所述金属天线体20与同轴信号线的连接点为金属天线体20的馈电点，馈电点位于三角形天线振子单元53下边，同轴信号线的外导体接双线传输线5的一边，中心线接双线传输线5的另一边。
[0021]所述基板23的上表面对应第一天线板21和第二天线板22分别设有金属短接耦合回路层24，所述第一天线板21的金属天线体20与对应的金属短接耦合回路层24电连接，所述第二天线板22的金属天线体20与对应的金属短接耦合回路层24电连接，所述第一天线板21与一路同轴信号线3电连接，第一天线板21的金属天线体20与一第一导线31的一端连接，同轴信号线3中心线与双线传输线5的连接点为第一导线31的起点，第一导线31的另一端依次穿过基板23与底板I下表面的金属接地层连接，一路同轴信号线3的屏蔽层分别与第一导线31的另一端和底板I下表面的金属接地层电连接。所述第二天线板22与另一路同轴信号线4电连接，第二天线板22的金属天线体20与一第二导线41的一端连接，第二导线41的另一端依次穿过基板23与底板I下表面的金属接地层连接，另一路同轴信号线4的屏蔽层分别与第二导线41的另一端和底板I下表面的金属接地层电连接。
[0022]所述第一天线板21在第二天线板22上的投影为第二条线板垂直基板23的中心线。
[0023]所述金属短接耦合回路层24开设有H形的开槽。
[0024]所述基板23通过其边角设有的四个固定柱7固定于底板I的上表面。
[0025]所述底板I为圆形的PCB板。
[0026]所述底板I的下表面中心处设有安装底座8，所述安装底座8设有供同轴信号线安装孔81，安装底座的外周壁上设有螺纹。。
[0027]本发明采用以上技术方案，第一天线板21、第二天线板22和基板23呈两两垂直设置，保证了第一天线板21和第二天线板22都能独立工作，且都能保持良好的辐射特性。底板I下表面的金属接地层的设置有效的屏蔽来自底板I下表面一侧的环境干扰，降低了后瓣，对天线的性能影响小，且实现了双频MMO天线的定向辐射。所述金属天线体20包括两个呈镜像对称设置且相互连接的双线传输线5，所述双线传输线5的上端设有π形天线振子单元52，π形天线振子单元52可用于2.4-2.485GHz的WLAN网络，双线传输线5的中间设有三角形天线振子单元53，三角形天线振子单元53可用于5.15?5.85GHz工作频段的WLAN网络，有效的提高带宽。金属天线体20与对应的金属短接耦合回路层24电连接以及同一金属天线体20的双线传输线5通过导线电连接的结构起到了防雷避雷的作用，金属短接耦合回路层24通过H形开槽形成短路回路，有效地降低阻抗。第一导体和第二导体的设置将金属天线体20和底板I下表面的金属接地层连接，有效地抵消了同轴线的外导体的电流，利于1/4波长平衡馈电，提高天线的隔离度。
[0028]本发明提供的双频MIMO天线，可完全覆盖无线局域网2.4?2.485GHz和5.15?5.85GHz工作频段，体积小，隔离度高，定向辐射性能好，受背景安装环境的影响较小，适合于吸顶安装。
【主权项】
1.应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:其包括底板和天线单元，所述天线单元设于底板的上面，所述底板的下表面设有金属接地层，所述天线单元包括第一天线板、第二天线板和基板，所述第一天线板和第二天线板分别垂直设于基板的上表面上，且第一天线板、第二天线板和基板呈两两垂直设置，所述第一天线板和第二天线板上分别设有金属天线体，所述基板的上表面对应第一天线板和第二天线板分别设有金属短接耦合回路层，所述第一天线板的金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接，所述第二天线板的金属天线体与对应的金属短接耦合回路层电连接，所述第一天线板与一路同轴信号线电连接，第一天线板的金属天线体与一第一导线的一端连接，第一导线的另一端依次穿过基板与底板下表面的金属接地层连接，一路同轴信号线的屏蔽层分别与第一导线的另一端和底板下表面的金属接地层电连接;所述第二天线板与另一路的同轴信号线电连接，第二天线板的金属天线体与一第二导线的一端连接，第二导线的另一端依次穿过基板与底板下表面的金属接地层连接，另一路同轴信号线的屏蔽层分别与第二导线的另一端和底板下表面的金属接地层电连接。2.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述第一天线板在第二天线板上的投影为第二条线板垂直基板的中心线。3.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述金属天线体包括两个呈镜像对称设置且相互连接的双线传输线，所述双线传输线上端与一 π形天线振子单元相连，所述双线传输线对应π形天线振子单元的下方设有三角形天线振子单元。4.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述双线传输线的下端与对应的金属短接耦合回路层电连接，同一金属天线体的双线传输线通过导线馈电。5.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述金属短接耦合回路层设有开槽，所述开槽为金属天线体提供回路。6.根据权利要求5所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述开槽的形状为H形。7.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述基板通过其边角设有的四个固定柱固定于底板的上表面。8.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述底板为圆形的PCB板。9.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MMO天线，其特征在于:所述底板的下表面中心处设有安装底座，所述安装底座设有供同轴信号线安装孔，安装底座的外周壁上设有螺纹。10.根据权利要求1所述的应用于新一代分布式无线通信系统的小型化定向MIMO天线，其特征在于:所述第一天线板的尺寸为35mmX 15mm，第二天线板的尺寸与第一天线板尺寸相同；所述基板到底板的距离为2mm -30mm。
【文档编号】H01Q1/50GK105977635SQ201610305775
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】林益富, 欧义圣, 龚超超, 袁家德
【申请人】福建省汇创新高电子科技有限公司