双频三极化MIMO天线及无线通信设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种双频三极化MIMO天线及无线通信设备，所述天线包括介质基板、地板、三条馈线以及两个辐射贴片，所述地板设置在介质基板上表面，且地板上蚀刻有哑铃状缝隙，该哑铃状缝隙具有一条长缝以及与长缝两端相连的两个槽，所述三条馈线和两个辐射贴片均设置在介质基板下表面，其中一条馈线与哑铃状缝隙的长缝对应，另外两条馈线、两个辐射贴片和哑铃状缝隙的两个槽均为一一对应，每个辐射贴片与对应的馈线相连；所述无线通信设备包括上述的天线。本实用新型专利技术的天线具有双频和三种极化特性，且易加工、结构简单、成本低、频带宽，线极化可以应用于1.98GHz～2.9GHz频段的蓝牙、Wi‑MAX、ISM等通信频段，圆极化可以应用于3.13GHz～4.53GHz频段的Wi‑MAX和5G等通信频段。

【技术实现步骤摘要】
双频三极化MIMO天线及无线通信设备
本技术涉及一种MIMO天线，尤其是一种双频三极化MIMO天线及无线通信设备，属于无线通信

技术介绍
天线作为重要的射频前端器件，对其性能的要求随着无线通信技术的发展，越来越高。为了满足物联网系统对高质量和高数据的传输需求，多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)技术得到了很好地应用。MIMO技术通过多天线技术,采用多输出方法，很好地克服了多径效应，从而提高了系统通信的质量和通信容量，因而能够满足多移动终端的覆盖。因为MIMO天线的应用可以在不增加系统频谱资源和总发射功率的情况下大幅度提高系统的传输速率及信道容量,此外还可以提高通信系统的稳定性。MIMO多天线技术已成为当前无线通信领域最热门的研究对象之一，且受到国内外研究者的广泛关注。随着5G时代的到来，运用于5G频段的MIMO天线，将受到越来越多的关注，目前大多数MIMO天线采用的是线极化形式，对圆极化MIMO天线的研究较少。据调查与了解，已经公开的现有技术如下：2013年29卷第4期的《微博学报》，夏运强和唐涛发表题为“多用途双频双极化双通道MIMO室内基站天线”的文章中提出了一种新型双频MIMO天线。该文章通过改变辐射单元的尺寸与形状，获得了能够同时覆盖LTE、WiMAX频段以及WiFi的部分频段，其可满足室内基站的要求，研究表明该双频双极化天线具有较好的电特性和方向图特性。但这种现有技术使用的是线极化形式，且带宽不宽。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的不足之处，提供了一种双频三极化MIMO天线，该天线具有双频和三种极化特性，且易加工、结构简单、成本低、频带宽，线极化可以应用于1.98GHz～2.9GHz频段的蓝牙(2400MHz～2484MHz)、Wi-MAX(2500MHz～2690MHz)、ISM(2.4GHz～2.5GHz)等通信频段，圆极化可以应用于3.13GHz～4.53GHz频段的Wi-MAX(3.2GHz～3.8GHz)和5G(3.3GHz～3.6GHz)等通信频段。本技术的另一目的在于提供一种无线通信设备。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：双频三极化MIMO天线，包括介质基板、地板、三条馈线以及两个辐射贴片，所述地板设置在介质基板上表面，且地板上蚀刻有哑铃状缝隙，该哑铃状缝隙具有一条长缝以及与长缝两端相连的两个槽，所述三条馈线和两个辐射贴片均设置在介质基板下表面，其中一条馈线与哑铃状缝隙的长缝对应，另外两条馈线、两个辐射贴片和哑铃状缝隙的两个槽均为一一对应，每个辐射贴片与对应的馈线相连。进一步的，所述地板上还蚀刻有两条缝隙，该两条缝隙分别位于哑铃状缝隙的两侧，并分别与哑铃状缝隙的两个槽相连。进一步的，与哑铃状缝隙的长缝对应的馈线的开路端形状为圆形。进一步的，所述两个辐射贴片均为Z形辐射贴片。进一步的，每个辐射贴片从介质基板下表面上看，包括两个竖直段和一个水平段，其中一个竖直段与对应的馈线相连，并通过水平段与另一个竖直段相连。进一步的，所述哑铃状缝隙的两个槽均为方形槽。进一步的，所述介质基板和地板的截面形状均为矩形，介质基板的长度、宽度与地板的长度、宽度相同，且介质基板的厚度大于地板的厚度。进一步的，与哑铃状缝隙的长缝对应的馈线设置在介质基板下表面宽度方向的中线位置上，且该馈线的馈电端位于介质基板下表面的下边缘处。进一步的，与两个辐射贴片、哑铃状缝隙的两个槽一一对应的两条馈线的馈电端分别位于介质基板下表面的左边缘和右边缘处。本技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：无线通信设备，包括上述的双频三极化MIMO天线。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术的双频三极化MIMO天线与现有技术的MIMO天线设计相比，设置了三条馈线和两个辐射贴片，从其中一条馈线的馈电端接入馈电信号，可以通过地板上蚀刻的哑铃状缝隙的长缝向上辐射，产生线极化波，从另外两条馈线的馈电端接入馈电信号，可以通过两个辐射贴片地板上蚀刻的哑铃状缝隙的两个槽向上辐射，产生圆极化波(左旋圆极化波和右旋圆极化波)，实现了三极化，线极化波和圆极化波分别应用于两个频段，即具有双频特性，且两个频段的带宽都较宽，能够满足多频段无线通信系统的运用，并且采用圆极化辐射形式，使得天线具有圆极化天线的抗极化干扰和多径反射等优点。2、本技术的双频三极化MIMO天线，从输入端口回波损耗的仿真结果表明，线极化波为1.98GHz～2.9GHz频段，可以满足蓝牙(2400MHz～2484MHz)、Wi-MAX(2500MHz～2690MHz)、ISM(2.4GHz～2.5GHz)等通信频段的要求，圆极化波为3.13GHz～4.53GHz频段，可以满足Wi-MAX(3.2GHz～3.8GHz)和5G(3.3GHz～3.6GHz)等通信频段的要求。3、本技术的双频三极化MIMO天线中，地板上除了蚀刻哑铃状缝隙外，还可以蚀刻两条分别与哑铃状缝隙的两个槽相连的缝隙，通过加上这两条缝隙，可以适当改善天线的轴比，拓宽天线的圆极化带宽。4、本技术的双频三极化MIMO天线中，将与哑铃状缝隙的长缝对应的馈线开路端形状优化为圆形，可以调节阻抗匹配，并减少该馈线的长度。5、本技术的双频三极化MIMO天线中，两个辐射贴片均采用Z形辐射贴片，与现有天线采用L形辐射贴片相比，Z形辐射贴片可以使天线达到更宽的圆极化带宽。6、本技术的双频三极化MIMO天线具有结构简单、低剖面的优点，需要调整的参数较少，容易加工设计，适合工程应用，解决了现有技术的一些MIMO天线结构复杂的问题。附图说明图1为本技术实施例的双频三极化MIMO天线介质基板上下表面图形的透视图。图2为本技术实施例的双频三极化MIMO天线的正视图。图3为本技术实施例的双频三极化MIMO天线的俯视图。图4为本技术实施例的双频三极化MIMO天线的仰视图。图5为本技术实施例的双频三极化MIMO天线分别从三条馈线处馈电得到的|S11|、|S22|、|S33|参数的仿真结果曲线图。图6为本技术实施例的双频三极化MIMO天线从第一馈线处馈电得到的|S11|和增益参数的仿真结果曲线图。图7为本技术实施例的双频三极化MIMO天线从第二馈线处馈电得到的|S22|、轴比和增益参数的仿真结果曲线图。图8为本技术实施例的双频三极化MIMO天线三个馈电端口的隔离参数|S12|、|S13|和|S23|的仿真结果曲线图。图9为本技术实施例的双频三极化MIMO天线从第一馈线馈电时在2.41GHz频率下的主平面方向图。图10为本技术实施例的双频三极化MIMO天线从第二馈线馈电时在2.41GHz频率下的主平面方向图。图11为本技术实施例的双频三极化MIMO天线从第三馈线馈电时在2.41GHz频率下的主平面方向图。其中，1-介质基板，2-地板，3-第一馈线，4-第二馈线，5-第三馈线，6-第一辐射贴片，601-第一竖直段，602-第二竖直段，603-第一水平段，7-第二辐射贴片，701-第三竖直段，702-第四竖直段，703-第二水平段，8-第一缝隙，801-长缝，802-左槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双频三极化MIMO天线，其特征在于：包括介质基板、地板、三条馈线以及两个辐射贴片，所述地板设置在介质基板上表面，且地板上蚀刻有哑铃状缝隙，该哑铃状缝隙具有一条长缝以及与长缝两端相连的两个槽，所述三条馈线和两个辐射贴片均设置在介质基板下表面，其中一条馈线与哑铃状缝隙的长缝对应，另外两条馈线、两个辐射贴片和哑铃状缝隙的两个槽均为一一对应，每个辐射贴片与对应的馈线相连。

【技术特征摘要】
1.双频三极化MIMO天线，其特征在于：包括介质基板、地板、三条馈线以及两个辐射贴片，所述地板设置在介质基板上表面，且地板上蚀刻有哑铃状缝隙，该哑铃状缝隙具有一条长缝以及与长缝两端相连的两个槽，所述三条馈线和两个辐射贴片均设置在介质基板下表面，其中一条馈线与哑铃状缝隙的长缝对应，另外两条馈线、两个辐射贴片和哑铃状缝隙的两个槽均为一一对应，每个辐射贴片与对应的馈线相连。2.根据权利要求1所述的双频三极化MIMO天线，其特征在于：所述地板上还蚀刻有两条缝隙，该两条缝隙分别位于哑铃状缝隙的两侧，并分别与哑铃状缝隙的两个槽相连。3.根据权利要求1所述的双频三极化MIMO天线，其特征在于：与哑铃状缝隙的长缝对应的馈线的开路端形状为圆形。4.根据权利要求1所述的双频三极化MIMO天线，其特征在于：所述两个辐射贴片均为Z形辐射贴片。5.根据权利要求4所述的双频三极化MIMO天线，其特征在于：每个辐射贴片从介质基...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂治红，饶雪琴，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44