一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，包括由多个梳状天线组成的梳状阵列天线、介质基板、馈电网络、接地板，所述梳状阵列天线和馈电网络均印制在介质基板的正面，接地板印制在介质基板的背面；梳状阵列天线包括两个呈横向排列的阵列天线，馈电网络包括两个分别连接在两个阵列天线底部的一分十六不等功率分配器；接地板上形成有位于两个阵列天线拼接处的中间位置的第一矩形槽、位于阵列天线中相邻的两个梳状天线的中间位置的第二矩形槽。本实用新型专利技术采用了泰勒综合法对各天线单元端口幅值进行计算，并根据所得幅值比进行单个梳状阵列天线和馈电网络的设计，具有高增益、低副瓣、高隔离度的优点，可以应用于5G毫米波通信系统中。毫米波通信系统中。毫米波通信系统中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线


[0001]本技术属于天线的
，尤其涉及一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，适合于5G通信场合。

技术介绍

[0002]随着无线通信技术的迅速发展，现有的频谱资源已经无法满足日益增长的需求，而毫米波频段(30GHz
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300GHz)凭借着丰富的频谱资源和较强的抗干扰能力可以实现更高的数据传输速率和频带宽度，这使得毫米波通信具有较好的通信能力。2016年美国联邦通信委员会(FCC)将毫米波频段中的28GHz、37GHz和39GHz频段资源划归于5G业务。
[0003]其中39GHz频段有一个最显著的特点，其衰落特性介于传统毫米波和现有毫米波特性之间，在大气传播中不会有太多的衰减，特别是在恶劣天气的情况下电波传播的覆盖半径在200m以外才会衰落约80％，这使得39GHz毫米波通信具有很高的利用价值，在应用上具有很大的创新。但是毫米波信号在传输过程中的衰减依旧是不可避免的，这给信号的传输带来了巨大的阻碍，将多个天线进行组阵以达到提高天线增益的目的。在传输的过程中杂波的干扰也是不可避免的，降低阵列天线的副瓣电平，以此降低杂波对天线的影响。
[0004]目前的无线通信中，有大量的信号，信道容量也是信号传输的一大难题，为了提高电磁波的传输速率和可靠性，增大信道容量，引入高增益低副瓣技术的同时引入多输入多输出(MIMO)技术，需要设计一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线。

技术实现思路

[0005]基于以上现有技术的不足，本技术所解决的技术问题在于提供一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，可以实现天线具有高增益、低副瓣、强方向性、信道容量大、高隔离度等特点。
[0006]为了解决上述技术问题，本技术通过以下技术方案来实现：本技术提供一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，包括由多个梳状天线组成的梳状阵列天线、介质基板、馈电网络、接地板，所述梳状阵列天线和馈电网络均印制在所述介质基板的正面，所述接地板印制在所述介质基板的背面；所述梳状阵列天线包括两个呈横向排列的阵列天线，所述馈电网络包括两个分别连接在两个阵列天线底部的一分十六不等功率分配器；所述接地板上形成有位于两个阵列天线拼接处的中间位置的第一矩形槽、位于阵列天线中相邻的两个梳状天线的中间位置的第二矩形槽。
[0007]由上，梳状阵列天线共有32个梳状天线，均印刷在介质基板的正面，起到向空间辐射电磁波的作用。两个馈电网络均由一分十六不等分功率分配器构成，印刷在介质基板的正面，其由一个等分功率分配器及14个不等分功率分配器构成，起到给予给天线单元端口预期幅值的作用。整体天线由梳状阵列天线、馈电网络、接地板构成，采用了泰勒综合法对各天线单元端口幅值进行计算，并根据所得幅值比进行单个梳状阵列天线和馈电网络的设计，给予各端口相对应的幅值，使其副瓣电平降低，波束宽度变窄，方向性更强。
[0008]可选的，每个一分十六不等功率分配器由一个电流比为1：1的功率分配器、两个电流比为2.82：5.18的功率分配器、两个电流比为1.15：1.67的功率分配器、两个电流比为2.37：2.8的功率分配器、两个电流比为0.54：0.61的功率分配器、两个电流比为0.75：0.92的功率分配器、两个电流比为1.11：1.27的功率分配器、两个电流比为1.37：1.43的功率分配器构成。
[0009]进一步的，每个梳状天线的微带馈线的长度为44.22mm，其宽度为0.217mm；所述梳状天线的左右两侧具有沿其长度方向设置的微带短截线。
[0010]可选的，所述微带短截线的长度均为2.666mm，所述微带短截线的宽度自梳状天线的中部对称地向两端逐级递减，其宽度从低端到顶端分别为0.213mm、0.276mm、0.374mm、0.493mm、0.605mm、0.685mm、0.714mm、0.685mm、0.605mm、0.493mm、0.374mm、0.276mm、0.213mm。
[0011]进一步的，所述接地板由长为190.46mm、宽为54.78mm的矩形结构构成，所述第一矩形槽的数量为3个，两侧的第一矩形槽的长度均为52.78mm，宽度均为1.25mm；中间的第一矩形槽的长度为49mm，宽度为0.2mm；所述第二矩形槽的长度为48mm，宽度为0.1mm。
[0012]由上，接地板由矩形接地板挖去多个矩形槽构成，两个阵列天线的接地板之间挖有3个第一矩形槽，位于阵列天线中相邻的两个梳状天线之间的接地板有一个第二矩形槽，具有多个矩形槽特性的接地板印制在介质基板的背面，起到反射板的作用。
[0013]可选的，所述电流比为1：1的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.264mm，两个电流比为2.82：5.18的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.1mm、0.49mm，两个电流比为1.15：1.67的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.15mm、0.55mm，两个电流比为2.37：2.8的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.25mm、0.33mm，两个电流比为0.54：0.61的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.22mm、0.48mm，两个电流比为0.75：0.92的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.354mm、0.41mm，两个电流比为1.11：1.27的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.15mm、0.43mm，两个电流比为1.37：1.43的功率分配器的阻抗匹配宽度为0.23mm、0.3mm。
[0014]可选的，所述介质基板的厚度为0.254mm，介质基板的长度和宽度分别为190.46mm和54.78mm。
[0015]由上，本技术的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线通过采用泰勒综合的梳状阵列天线作为辐射贴片，利用梳状阵列天线空间占用小且易调整的特点，根据泰勒综合算法计算的电流幅值对梳状阵列天线的短截线宽度进行调整，实现高增益低副瓣的线阵。同时馈电网络的设计是根据泰勒阵列综合法加权计算后得到的幅值比进行设计的，通过泰勒综合设计出来的不等分功率分配器，可以实现各天线单元端口给予预期幅值，可以压低天线的副瓣电平，同时还可以缩小天线的波束宽度，使天线具有更强的方向性。接地板起到反射板的作用，在接地板上挖去多个矩形槽，降低天线副瓣的同时提高了MIMO天线之间的相关性。本技术设计为现有的毫米波阵列MIMO天线提供了一种设计思路。
[0016]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0018]图1为本技术的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线的正面结构示意图；
[0019]图2为本技术的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线的背面结构示意图；
[0020本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，其特征在于：包括由多个梳状天线组成的梳状阵列天线(1)、介质基板(2)、馈电网络(3)、接地板(4)，所述梳状阵列天线(1)和馈电网络(3)均印制在所述介质基板(2)的正面，所述接地板(4)印制在所述介质基板(2)的背面；所述梳状阵列天线(1)包括两个呈横向排列的阵列天线(22)，所述馈电网络(3)包括两个分别连接在两个阵列天线(22)底部的一分十六不等功率分配器；所述接地板(4)上形成有位于两个阵列天线(22)拼接处的中间位置的第一矩形槽(5)、位于阵列天线(22)中相邻的两个梳状天线的中间位置的第二矩形槽(6)。2.如权利要求1所述的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，其特征在于，每个一分十六不等功率分配器由一个电流比为1：1的功率分配器(7)、两个电流比为2.82：5.18的功率分配器(8，9)、两个电流比为1.15：1.67的功率分配器(10，13)、两个电流比为2.37：2.8的功率分配器(11，12)、两个电流比为0.54：0.61的功率分配器(14，21)、两个电流比为0.75：0.92的功率分配器(15，20)、两个电流比为1.11：1.27的功率分配器(16，19)、两个电流比为1.37：1.43的功率分配器(17，18)构成。3.如权利要求1所述的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，其特征在于，每个梳状天线的微带馈线的长度为44.22mm，其宽度为0.217mm；所述梳状天线的左右两侧具有沿其长度方向设置的微带短截线。4.如权利要求3所述的具有高增益低副瓣的阵列MIMO天线，其特征在于，所述微带短截线的长度均为2.666mm，所述微带短截线的宽度自梳状天线的中部对称地向两端逐级递减，其宽度从低端到顶端分别为0.213mm、0.276mm、0.374mm、0.4...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明明，钮红亮，南敬昌，王俊，刘春丽，杨鹏举，王纪禹，吴化鹏，葛畅，袁航，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：新型
国别省市：