四元超宽带高隔离MIMO槽天线的设计.pdf

第4 6卷 第1期压 电 与 声 光V o l.4 6 N o.12 0 2 4年2月P I E Z O E L E C T R I C S&A C OU S TOO P T I C SF e b.2 0 2 4 收稿日期:2 0 2 3-1 0-2 3 作者简介:舒海峰(1 9 9 8-),男,四川省射洪市人,硕士生。通信作者:杜成珠(1 9 7 1-),女,海南省海口市人,副教授。文章编号:1 0 0 4-2 4 7 4(2 0 2 4)0 1-0 1 0 3-0 5D O I:1 0.1 1 9 7 7/j.i s s n.1 0 0 4-2 4 7 4.2 0 2 4.0 1.0 1 9四元超宽带高隔离M I MO槽天线的设计舒海峰1,杜成珠1,杨福慧2(1.上海电力大学 电子与信息工程学院,上海 2 0 0 0 8 2;2.中电科微波通信(上海)有限公司,上海 2 0 1 8 0 0)摘 要:提出了一款基于F R 4的共面波导(C PW)馈电四元超宽带(UWB)高隔离M I MO天线。该天线由4个单元槽天线组成,天线尺寸为6 5 mm6 5 mm0.8 mm。通过采用缺陷地结构和切角的方式实现了天线的超宽带特性。单元天线相互垂直放置实现了极化分集,同时在天线中间加载隔离栏栅结构,增加了天线的隔离度。对天线进行加工测试,测试结果能覆盖2.8 61 1.1 GH z并在频段内隔离度大于2 0 d B,天线具有高隔离、超宽带和较低的包络相关系数(E C C0.0 0 6)的特点。天线采用(C PW)的馈电形式,更易应用于集成电路中,适用于各种超宽带系统。关键词:槽天线;超宽带;多输入多输出(M I MO);高隔离度中图分类号:T N 8 2 2 文献标识码:A D e s i g n o f F o u r-C e l l UWB M I MO S l o t A n t e n n a w i t h H i g h I s o l a t i o nS H U H a i f e n g1,D U C h e n g z h u1,Y A N G F u h u i2(1.C o l l e g e o f E l e c t r o n i c s a n d I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g,S h a n g h a i U n i v e r s i t y o f E l e c t r i c P o w e r,S h a n g h a i 2 0 0 0 8 2,C h i n a;2.C E T C S h a n g h a i M i c r o w a v e C o mm u n i c a t i o n C O.,L t d.,S h a n g h a i 2 0 1 8 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:A C PW-f e d q u a t e r n a r y u l t r a-w i d e b a n d(UWB)h i g h i s o l a t i o n a n t e n n a b a s e d o n F R 4 i s p r o p o s e d i n t h i s p a p e r.T h e a n t e n n a c o n s i s t s o f f o u r c e l l s l o t a n t e n n a s w i t h o v e r a l l s i z e o f 6 5 mm6 5 mm0.8 mm.T h e u l t r a-w i d e b a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e a n t e n n a a r e a c h i e v e d t h r o u g h t h e u s e o f d e f e c t i v e g r o u n d s t r u c t u r e s a n d c o r n e r c u t s.T h e u n i t a n t e n n a s a r e p l a c e d v e r t i c a l l y t o e a c h o t h e r t o a c h i e v e p o l a r i z a t i o n d i v e r s i t y,a t t h e s a m e t i m e;a n i s o l a t i o n f e n c e s t r u c t u r e i s l o a d e d i n t h e m i d d l e o f t h e a n t e n n a,w h i c h g r e a t l y i n c r e a s e s t h e i s o l a t i o n o f t h e a n t e n n a.T h e a n-t e n n a w a s f a b r i c a t e d a n d t e s t e d.T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h e p r o p o s e d a n t e n n a c a n c o v e r t h e f r e q u e n c y o f 2.8 6-1 1.1 GH z a n d t h e i s o l a t i o n i s g r e a t e r t h a n 2 0 d B i n t h e b a n d.I t h a s t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f h i g h i s o l a t i o n,u l t r a-w i d e-b a n d a n d l o w e n v e l o p e c o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n t(E C C2 293 41 82侧馈3.11 1.01 51 02 02 02侧馈21 22 51 24 12 52侧馈3.11 2.02 01 53 04 04C PW3.11 8.01 5本文6 56 54C PW2.8 61 1.1 02 04 结束语 本文提出了一款C PW馈电的四元高隔离超宽带M I MO天线。采用C PW馈电的天线能更好地应用于集成电路中。加载了隔离栏栅结构的M I-MO天线具有良好的隔离性能。天线实测工作频段能覆盖2.8 61 1.1 GH z,隔离度优于2 0 d B。该天线具有较小的E C C和良好的全向辐射性能,最大增益能达到7.2 9 d B,在超宽带通信系统中具有很好的应用价值。参考文献:1 李健凤.M I MO手机天线研究D.广州:华南理工大学,2 0 1 3.2 I Q B A L A,S A R A E R EH O A,AHMA D A W,e t a l.M u t u a l c o u p l i n g r e d u c t i o n u s i n g F-s h a p e d s t u b s i n UWB-M I MO a n t e n n aJ.I E E E A c c e s s,2 0 1 7,6:2 7 5 5-2 7 5 9.3 F e d e r a l C o mm u n i c a t i o n s C o mm i s s i o n.F i r s t r e p o r t a n d o r d e r i n t h e m a t t e r o f r e v i s i o n o f p a r t 1-5 o f t h e c o m-m i s s i o n r u l e s r e g a r d i n g u l t r a-w i d e b a n d t r a n s m i s s i o n s y s t e m sR.U S A:F C C,2 0 0 2.4 李国金,林圣夫,南敬昌,等.小型化多陷波新型超宽带天线设计与研究J.传感器与微系统,2 0 2 3,4 2(2):4 5-4 8.L I G u o j i n,L I N S h e n g f u,NAN J i n g c h a n g,e t a l.D e-s i g n a n d r e s e a r c h o f n e w m i n i a t u r i z e d m u l t i-n o t c h u l-t r a-w i d e b a n d a n t e n n aJ.S e n s o r s a n d M i c r o s y s t e m s,2 0 2 3,4 2(2):4 5-4 8.5 周智杰,李培,左乐.一种侧馈式超宽带平面螺旋天线设计J.电子信息对抗技术,2 0 2 0,3 5(1):6 4-6 7.Z HOU Z h i j i e,L I P e i,Z UO L e.D e s i g n o f a s i d e-f e d u l-601压 电 与 声 光2 0 2 4年 t r a-w i d e b a n d p l a n a r h e l i c a l a n t e n n aJ.E l e c t r o n i c I n f o r-m a t i o n C o u n t e r m e a s u r e T e c h n o l o g y,2 0 2 0,3 5(1):6 4-6 7.6 K UMA R G,M E V A D A P,S I N G H V K,e t a l.C o m p a c t d u a l p o l a r i z e d u l t r a w i d e b a n d(UWB)a n t i p o d a l V i v a l d i a n-t e n n a f o r r o v e r b a s e d G P R s y s t e mC/B a n g a l o r e,I n d i a:2 0 2 2 I E E E M i c r o w a v e s,A n t e n n a s,a n d P r o p a g a t i o n C o n-f e r e n c e(MA P C O N),I E E E,2 0 2 2:2 8 7-2 9 1.7 李振亚,竺小松,张建华.超宽带小型印刷对数周期天线设计 J.固 体 电 子 学 研 究 与 进 展,2 0 1 8,3 8(3):1 9 2-1 9 6.L I Z h e n y a,Z HU X i a o s o n g,Z HANG J i a n h u a.D e s i g n o f u l t r a-w i d e b a n d s m a l l p r i n t e d l o g-p e r i o d i c a n t e n n aJ.S o l i d E l e c t r o n i c s R e s e a r c h a n d P r o g r e s s,2 0 1 8,3 8(3):1 9 2-1 9 6.8 南 敬 昌,韩 欣 欣,高 明 明,等.基 于D G S的 小 型 化UWB-M I MO天线的设计J.电子测量与仪器学报,2 0 2 2,3 6(5):8 9-9 5.NAN J i n g c h a n g,HAN X i n x i n,G AO M i n g m i n g,e t a l.D e s i g n o f m i n i a t u r i z e d UWB-M I MO a n t e n n a b a s e d o n D G SJ.J o u r n a l o f E l e c t r o n i c M e a s u r e m e n t a n d I n s t r u m e n t a t i o n,2 0 2 2,3 6(5):8 9-9 5.9 KHAN M K,F E N G Q,Z HE NG Z.E x p e r i m e n t a l i n-v e s t i g a t i o n a n d d e s i g n o f UWB M I MO a n t e n n a w i t h e n h a n c e d i s o l a t i o nJ.P r o g r e s s i n E l e c t r o m a g n e t i c s R e s e a r c h C,2 0 2 1,1 0 7:2 8 7-2 9 7.1 0S HA RMA M K,KUMA R M,S A I N I J P.D e s i g n a n d a n a l y s i s o f a c o m p a c t UWB-M I MO a n t e n n a w i t h i m-p r o v e d i s o l a t i o n f o r UWB/WL AN a p p l i c a t i o n sJ.W i r e l e s s P e r s o n a l C o mm u n i c a t i o n s,2 0 2 1,1 1 9(4):2 9 1 3-2 9 2 8.1 1S E KHA R M,N E L A TUR I S.C PW F e d U l t r a w i d e-b a n d a n t e n n a f o r m i c r o w a v e i m a g i n g a p p l i c a t i o nC/T u t i c o r i n,I n d i a:2 0 2 3 S e c o n d I n t e r n a t i o n a l C o n f e r-e n c e o n E l e c t r o n i c s a n d R e n e w a b l e S y s t e m s(I C E A R S),I E E E,2 0 2 3:7 7-8 2.1 2高明明,宋杨,南敬昌,等.紧凑型超宽带M I MO天线的研究 J.电 子 测 量 与 仪 器 学 报,2 0 2 2,3 6(1):1 4 9-1 5 6.G AO M i n g m i n g,S ON G Y a n g,NAN J i n g c h a n g,e t a l.R e s e a r c h o n c o m p a c t u l t r a-w i d e b a n d M I MO a n t e n-n aJ.J o u r n a l o f E l e c t r o n i c M e a s u r e m e n t a n d I n s t r u-m e n t a t i o n,2 0 2 2,3 6(1):1 4 9-1 5 6.1 3KHAN M S,I F T I KHA R A,S HU B A I R R M,e t a l.A f o u r e l e m e n t,p l a n a r,c o m p a c t UWB M I MO a n t e n-n a w i t h WL AN b a n d r e j e c t i o n c a p a b i l i t i e sJ.M i c r o-w a v e a n d O p t i c a l T e c h n o l o g y L e t t e r s,2 0 2 0,6 2(1 0):3 1 2 4-3 1 3 1.1 4KUMA R P,UR OO J S,A L R OWA I S F.D e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f q u a d-p o r t M I MO a n t e n n a w i t h d u a l-b a n d e l i m i n a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s f o r u l t r a-w i d e b a n d a p-p l i c a t i o n sJ.A p p l i e d S c i e n c e s,2 0 2 0,1 0(5):1 7 1 5.1 5苏晋荣,李艳玲.利用科赫分形解耦的四端口紧凑型Q S C UWB M I MO天线J.测试技术学报,2 0 2 3,3 7(2):1 7 0-1 7 7.S U J i n r o n g,L I Y a n l i n g.F o u r-p o r t c o m p a c t Q S C UWB M I MO a n t e n n a u s i n g K o c h f r a c t a l d e c o u p l i n gJ.J o u r n a l o f T e s t i n g T e c h n o l o g y,2 0 2 3,3 7(2):1 7 0-1 7 7.1 6B I KA S H P S,D I B Y E N D U G,KUMA R R D,e t a l.N e u t r a l i z i n g l i n e b a s e d t r i p l e-b a n d M I MO a n t e n n a w i t h p o l a r i z a t i o n d i v e r s i t y f o r WL AN/C/X b a n d u s a g eJ.I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f E l e c t r o n i c s,2 0 2 3,1 1 0(3):4 0 5-4 2 5.1 7Q I N J,J I AN G X,J I ANG T.A n a p e r t u r e c o u p l e d M I-MO a n t e n n a d e c o u p l i n g b e t w e e n p a t c h e s u s i n g E B G s t r u c t u r eC/B e i j i n g,C h i n a:2 0 1 8 I n t e r n a t i o n a l A p-p l i e d C o m p u t a t i o n a l E l e c t r o m a g n e t i c s S o c i e t y S y m p o-s i u m,A C E S-C h i n a,2 0 1 8:1-2.701 第1期舒海峰等:四元超宽带高隔离M I MO槽天线的设计