一种共享自隔离MIMO天线的制作方法

一种共享自隔离mimo天线
技术领域
1.本发明涉及mimo天线自隔离技术领域，具体为一种共享自隔离mimo天线。


背景技术：

2.随着现代战争的发展,飞行器智能化交互愈加重要，同时需要更高的信息传输速率保证智能化发展。大规模多输入多输出(mimo)技术通过多个发射和接收天线来构建海量数据流，将mimo技术应用于飞行器的通讯终端可以明显提高信息传输速率。然而mimo技术的实际应用中最应该解决的就是天线之间的隔离度问题，确保各天线单元间的正常工作。对于飞行器接收终端来说，非常局限的空间和很高的环境复杂度，要保证天线的正常工作已经很是困难，放置多天线就是难上加难；现有的共辐射自隔离结构复杂，简化程度低，导致天线的占空比较大，不便于放置其他结构或功能部件，且各个单元天线间影响较大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种共享自隔离mimo天线，用于解决背景技术中的不足。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种共享自隔离mimo天线，包括地板、介质基板、金属边框和八个单元天线，所述介质基板设置在所述地板的上方，所述地板通过金属边框与所述介质基板连接成长方体形状，八个所述单元天线两两为一组共用一个辐射体形成四组单元天线对，所述金属边框的长边框两侧均设置有两组所述单元天线对，四组所述单元天线对的任意两端口间未加入解耦元件，所述单元天线对两端口共享辐射体。
5.采用上述技术方案的效果为，此天线阵列结构不仅满足带宽要求，并且共辐射自隔离结构使得天线的占空比减小，使得空间结构简化，便于放置其他结构或功能部件。且任意两端口的ecc远小于标准值，使得mimo天线阵列中各个单元天线间影响更小，天线可以很好地工作。
6.进一步地，所述辐射体包括十字形缝隙、地板缝隙和两条l型缝隙，所述金属边框上开设有所述十字形缝隙和两条所述l型缝隙，两条所述l型缝隙相对于所述十字形缝隙对称设置，所述地板缝隙开设在所述地板上，并位于所述十字形缝隙的正下方，所述金属边框的顶部设置有上方金属片，所述上方金属片垂直于所述金属边框的侧边，所述十字形缝隙的纵向缝隙处相对设置有两个金属片，所述金属片垂直于所述十字形缝隙。
7.进一步地，所述l型缝隙由长缝隙和短缝隙垂直组成，所述长缝隙长10mm，所述长缝隙位于所述十字形缝隙的横向缝隙的下方，所述短缝隙长4mm，所述短缝隙位于所述十字形缝隙的一侧。
8.进一步地，所述十字形缝隙的横向缝隙长为19mm，所述十字形缝隙的纵向缝隙长为7mm。
9.进一步地，所述地板缝隙长为28mm。
10.进一步地，所述十字形缝隙、地板缝隙和l型缝隙的宽度均为2mm。
11.进一步地，所述地板为长150mm、宽75mm的矩形形状，所述地板为金属材质。
12.进一步地，所述介质基板采用fr-4材质(εr＝4.4,tanδ＝0.02)，所述介质基板的厚度为0.8mm，所述介质基板的形状及尺寸与所述地板相同。
13.进一步地，所述金属边框的高度为7mm。
14.进一步地，所述单元天线对包括馈线单元，所述馈线单元设置在所述金属边框的底部，所述馈线单元采用微带线馈电。
15.本发明的有益效果是：
16.本发明提出的天线阵列结构不仅满足带宽要求，并且共辐射自隔离结构使得天线的占空比减小，使得空间结构简化，便于放置其他结构或功能部件。且任意两端口的ecc远小于标准值，使得mimo天线阵列中各个单元天线间影响更小，天线可以很好地工作。
附图说明
17.图1为本发明一种共享自隔离mimo天线的阵列总体示意图
18.图2为本发明一种共享自隔离mimo天线的阵列俯视图
19.图3为本发明一种共享自隔离mimo天线中金属边框的开缝示意图；
20.图4为本发明一种共享自隔离mimo天线中单元天线对的结构示意图；
21.图5为本发明一种共享自隔离mimo天线中左侧端口馈电天线对表面电流示意图；
22.图6为本发明一种共享自隔离mimo天线的s参数示意图；
23.图7为本发明一种共享自隔离mimo天线的方向图示意图；
24.图8为本发明一种共享自隔离mimo天线的效率示意图；
25.图9为本发明一种共享自隔离mimo天线的包络相关系数(ecc)示意图；
26.图中，1-地板，2-介质基板，3-金属边框，4-单元天线对，5-十字形缝隙，6-l型缝隙，7-地板缝隙，8-上方金属片，9-金属片，10-馈线单元。
具体实施方式
27.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
28.如图1至图4所示，一种共享自隔离mimo天线，包括地板1、介质基板2、金属边框3和八个单元天线，介质基板2设置在地板1的上方，其中，地板1为长150mm、宽75mm的矩形形状，地板1为金属材质；介质基板2采用fr-4材质(εr＝4.4,tanδ＝0.02)，介质基板2的厚度为0.8mm，介质基板2的形状及尺寸与地板1相同；金属边框3的高度为7mm；地板1通过金属边框3与介质基板2连接成长方体形状，此长方体形状的尺寸为长150mm、宽75mm、高7mm，八个单元天线两两为一组共用一个辐射体形成四组单元天线对4，金属边框3的长边框两侧均设置有两组单元天线对4，同一侧的两组单元天线对4之间的距离为80mm，四组单元天线对4的任意两端口间未加入解耦元件，单元天线在金属边框3的侧边开缝形成天线辐射体，且单元天线对4两端口共享辐射体，使得本发明的天线阵列结构不仅满足带宽要求，并且共辐射自隔离结构使得天线的占空比减小，使得空间结构简化，便于放置其他结构或功能部件。且任意两端口的ecc远小于标准值，使得mimo天线阵列中各个单元天线间影响更小，天线可以很好
地工作。
29.进一步地，如图1和图4所示，辐射体包括十字形缝隙5、地板缝隙7和两条l型缝隙6，金属边框3上开设有十字形缝隙5和两条l型缝隙6，两条l型缝隙6相对于十字形缝隙5对称设置，地板缝隙7开设在地板1上，并位于十字形缝隙5的正下方，金属边框3的顶部设置有上方金属片8，上方金属片8垂直于金属边框3的侧边，十字形缝隙5的纵向缝隙处相对设置有两个金属片9，两个金属片9间隔宽度为1mm，金属片9垂直于十字形缝隙5，l型缝隙6由长缝隙和短缝隙垂直组成，长缝隙长10mm，长缝隙位于十字形缝隙5的横向缝隙的下方，短缝隙长4mm，短缝隙位于十字形缝隙5的一侧，十字形缝隙5的横向缝隙长为19mm，十字形缝隙5的纵向缝隙长为7mm，地板缝隙7长为28mm，十字形缝隙5、地板缝隙7和l型缝隙6的宽度均为2mm，单元天线对4包括馈线单元10，馈线单元10设置在金属边框3的底部，馈线单元10采用微带线馈电。其中，十字形缝隙5、l型缝隙6与地板缝隙7共同组成缝隙的长度为3.5ghz下的四分之三波长，以此来打破原来封闭天线的对称模式，形成不对称电流分布，提高端口间隔离，地板缝隙7长度接近3.5ghz的四分之一波长，以此来保证两个端口之间一定的隔离；距离地板缝隙7两端2mm处用50ω微带馈线单元10馈电，端口阻抗为50欧姆，微带线宽度为50欧姆特性阻抗对应的宽度，在实物制作中，采用sma接头引入高频信号，50ω微带馈线单元10一端与同轴线内芯(即sma内芯)连接，内芯仍然需要穿过介质基板2，同轴线的外皮(即sma地)与背面的系统地板1相连，整个两端口天线对所占据的面积为28mm*7mm*2.5mm。
30.图5为天线对左端口馈电时表面电流示意图，从图中可得，在图中标识的地方出现电流零点，并且左端口为地面上电流的波腹点，而右端口为电流的波节点，即，电流从左端口出发时为电流最大点，经过接近四分之一波长到达右端口处变为电流最小点。而边框上的电流，从左端口到电流零点处，经过四分之一波长，再从电流零点反向出发，到达右端口处经历二分之一波长，刚好也为电流波节点。两个电流路径都在右端口处到达电流波节点，使得此模型获得较高的隔离度。总的来说，打破原来封闭缝隙的电流对称模式，通过增加其他路径，使得电流模式变为不对称，从而提高隔离。
31.图6为mimo阵列的s参数示意图，反射系数s11在3.3-3.6ghz工作频段均低于-6db。单元天线对4的两个单元天线在谐振频率上，隔离度最低为-30db，最高为-17db。任意两个单元天线对4间隔离度在3.3-3.6工作频段均低于-16.3db。
32.图7为mimo阵列单元天线方向图，从图中可得，方向近乎全向，终端可以很好的接收来自各个方向的信号。
33.图8为mimo阵列单元天线效率示意图，从图中可得，在工作频段内单元天线效率在74％-93％之间浮动，各单元的效率均大于74％。
34.图9为mimo天线各单元间的包络相关系数示意图，从图中可得，在整个工作频带内包络相关系数均低于0.02。分析可得本发明所设计的mimo阵列单元之间互相影响很小，各单元可以独立工作。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定
情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。
36.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。