基于新型共面波导的频率可重构MIMO天线设计

设计了一种基于新型共面波导(CPW)频率可重构多输入多输出(MIMO)天线。在天线中使用开关元件,通过控制开关改变CPW的电流长度来实现6.17～9.38 GHz与19.53～25.48 GHz离散频率可调。转换模式不需要额外的匹配电路,使得结构更紧凑。天线单元采用CPW馈电方式,蚀刻在F4B的介质基板上,MIMO配置无需额外的解耦装置便能实现良好的隔离效果。仿真和测试结果表明,单个天线与MIMO天线均可实现频率可重构特性,天线单元之间的隔离度<-20 dB,相关包络系数<0.05,分集增益接近10 dB,满足设计要求。     

一种适用于5G智能终端的新型自解耦天线对

MIMO技术是5G通信的核心技术，然而在空间受限的智能设备上布置更多的天线将导致天线间相互耦合，造成MIMO系统性能损失；加之智能设备朝全面屏发展的趋势，天线占用的空间也被进一步压缩。因此在小的净空下实现高隔离度是当前5G智能设备天线设计的关键。针对以上问题，文中设计了一种新型自解耦MIMO天线对。该天线对的两个端口在天线一体化结构设计中考虑解耦设计，无需任何额外的解耦结构。仿真结果表明：该自解耦天线对在3.4～3.6 GHz频段上的隔离度大于19 dB;4×4 MIMO系统各端口间的隔离度在3.4～3.6 GHz频段上优于16.7 dB,ECC<0.022，系统仿真的总效率达到88%～94%；该方案在净空1 mm的前提下实现。相比于已有设计，该设计在现有5G智能手机的高集成度MIMO天线领域具有可导入性。     

一种自动调谐高频车载电小环天线设计

针对短波通信天线难以在一套设备上实现宽频段工作且不便运输的问题，文中提出了一种适用于近垂直入射天波技术高频通信的自动调谐电小环天线。该天线安装在车辆顶部，主体由耦合环、辐射环及自动调谐控制单元等部分构成，引入两种不同调谐方法，并对两种匹配网络进行集成与自动控制，具有物理结构简单、携带方便且辐射效率较高等优点。仿真和测试结果表明，该环天线在3～30 MHz整个高频频段驻波比小于2,中心频率在25 MHz处的最大增益可达2.7 dBi,最大辐射方向为垂直方向，满足高频近垂直入射天波通信需求，是短波通信系统的重要组成部分。     

应用于物联网MIMO天线的双频谐振解耦结构

提出了一种用于双频MIMO天线的谐振器去耦结构。通过双频单极子MIMO天线对该解耦结构进行验证。双频单极子天线分别工作在低频2.4GHz和高频5.8GHz。 双频解耦结构在低频段主要是采用两个反向的π型微带谐振器解耦,高频段主要是采用π型缝隙谐振器解耦。天线采用微带线馈电,解耦谐振器与天线地板印刷在PCB同一面,结构紧凑易于与系统集成,可以广泛应用于物联网通信系统中。 实测结果：双频谐振器去耦结构实现隔离度高于22dB,单极子天线阻抗带宽分别为2.0GHz-3.0GHz和5.0-6.0GHz（S11<-10dB）,低频段增益最大增益点1.5dBi,高频段最大增益点3dBi。     

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端, 该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计, 并应用于毫米波无线系统.首先, 设计了2×2线极化空气腔阵列天线, 通过采用新颖的内埋空气腔体结构, 使天线最大增益提高了2.9 dB.其次, 将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9 dB, 3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计, 实现了三维无线接收前端.在集成结构中, 通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB, 通过集成滤波馈电网络, 其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能, 可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.     

应用于毫米波无线接收系统的高集成化LTCC AIP设计

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端,该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计,并应用于毫米波无线系统.首先,设计了2×2线极化空气腔阵列天线,通过采用新颖的内埋空气腔体结构,使天线最大增益提高了2.9 dB.其次,将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9dB,3 dB相对带宽为8.1％(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计,实现了三维无线接收前端.在集成结构中,通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB,通过集成滤波馈电网络,其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能,可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.     

MEMS开关可重构矩形缝隙环天线的设计

提出一种基于MEMS开关的可重构矩形缝隙环天线设计.其关键部件之一是射频微波MEMS开关,选取了接触式MEMS开关.该天线为用共面波导馈电的多频率可重构天线,通过多个MEMS开关来改变矩形缝隙环天线的拓扑结构,按照一定的规则控制开关可实现多频率可重构.其结构简单,剖面低,易于与电路集成.     

基于半模基片集成波导的双频段缝隙天线

基于半模基片集成波导技术,提出了一种适用于微波集成电路的双频段缝隙天线。该双频段天线由馈电微带线,一段半共面波导结构和具有辐射缝隙的半模基片集成波导谐振腔构成,利用半模基片集成波导谐振腔的多模式工作特性实现了天线多频段特性。仿真和测试结果表明,该天线能同时工作在C频段(谐振频率5.74 GHz,S11=-21.86 dB)和X频段(谐振频率11.33 GHz,S11=-25.09 dB),不需要同时采用两个天线,具有便于和平面电路集成、体积小、结构简单、成本低等优点。     

一种32元宽频带印刷偶极子天线阵列

基于椭圆形印刷偶极子设计了一种宽频带天线阵列,阵列单元与馈电网络均印制在同一介质基板上,易于加工和集成.对影响天线性能的阵列结构参数进行了分析,得到了能够获得较佳电性能的结构参数.对天线进行了仿真分析与实际测试,仿真与测试结果一致性较好.测试结果表明,该阵列在2.32～5.48GHz频率范围内电压驻波比小于2.0,且在该频率范围内具有定向辐射特性,最低增益为17.7dB,最高增益为22dB,相对带宽达到81％.     

新型双频全向Alford环微带天线

基于无线通信系统对极化分集的应用需求,提出一种新型双频水平极化全向Alford环天线。该天线由2个环形辐射结构构成,外环辐射结构包含4个微带偶极子阵列,谐振频率为2.45 GHz;同时新增耦合圆环内辐射结构,谐振频率为5.225 GHz。实测结果表明,该天线在802.11b (2.40～2.48 GHz)和802.11a (5.15～5.35 GHz)频率范围内S11优于-10 dB,其中在2.45 GHz和5.225 GHz的S11分别达到-17.9 dB和-27.2 dB。由于具备良好的水平极化全向辐射特性,该天线可作为极化分集天线单元应用于无线局域网(WLAN)多输入多输出(MIMO)系统中。     

紧凑型4×4单元超宽带MIMO缝隙天线设计

为了更好地实现移动终端天线小型化,提出了一种具有较高单元间隔离度的紧凑型超宽带（multiple input multiple output,MIMO）天线。该天线无需任何解耦网络,通过阶梯形缝隙结构来实现各个天线单元。采用的阶梯形缝隙天线不仅减少了天线的尺寸,而且具有定向辐射行为,从而形成较高的高隔离度。提出的天线尺寸为23×23mm3。测量结果表明,提出的超宽带MIMO天线在3 GHz-10.9 GHz频谱中能够产生较好的多向辐射特性（S11≤-10dB）,阻抗隔离大于20dB,包络相关系数和信道容量损耗的容许界限保证了良好的MIMO性能。     

一种用于5G 移动通信终端的双频MIMO天线系统

为满足5G 移动通信系统对信道容量的要求,提出了一种应用于5G 移动终端的双频多输入多输出(MIMO)天线系统。它由沿移动终端两个长边垂直放置的八个天线单元组成。该天线系统可以覆盖中国工业和信息化部(MIIT)所规划的3.3 ~ 3.6 GHz 和4.8 ~ 5 GHz 两个频段,且低频段和高频段的天线效率分别高于61% 和50%。通过优化各天线的相对位置和放置方向,使得各端口之间的隔离度优于15 dB。为更好评估天线系统性能,计算了MIMO天线的包络相关系数(ECC)和信道容量(CC)。所得该MIMO 天线系统在工作频段内ECC均小于0.1,且信道容量峰值可以达到36.8 bps/ Hz。同时,制作并测量了MIMO 天线样品,测试结果与仿真结果表现出良好的一致性。     

应用于5G的高隔离宽带MIMO手机天线设计

为满足5G移动通信的需求,文中设计了一款宽频带天线单元,并基于此分别提出了4×4和8×8多输入多输出(MIMO)手机天线。两个天线单元“背对背”紧密放置组成一个自去耦天线对,4×4 MIMO手机天线由两个天线对构成。天线结构简单、尺寸紧凑,可以覆盖3.3～6.6 GHz的工作频带,隔离度优于15.5 d B。在4×4 MIMO手机天线的基础上,保持天线单元结构不变,通过合理布局,将四个天线单元与天线对内的天线单元分别“背对面”放置构成8×8 MIMO手机天线。仿真和测试结果表明,该天线在3.4～6.1 GHz的工作频带内各天线单元间隔离度优于15 d B,满足实际工程需求,同时,文中分析讨论了单手持模式下的天线性能。     

Broadband sub-6 GHz flower-shaped MIMO antenna with high isolation using theory of characteristic mode analysis (TCMA) for 5G NR bands and WLAN applications

A small size neutralization line integrated flower-shaped MIMO antenna is designed and analyzed for sub-6 GHz type 5G NR frequency bands like n79 (4400–5000 MHz), n78 (3300–3800 MHz), n77 (3300–4200 MHz), and WLAN (5150–5825 MHz) applications. The novel approach of theory of characteristic mode analysis (TCMA) is introduced to provide physical insight of the designed structure and its characteristics behavior. Due to the suggested modifications in the geometry, the isolation among the patches is greatly increased. The overall miniaturized dimension of the MIMO antenna is 25 × 40 mm². The edge-edge spacing among the elements is 0.0233λ. The prototype antenna is fabricated and measured that shows good agreement compared with simulated results. The designed MIMO antenna without the presence of decoupling structure offers an isolation of 28 dB, gain of 3.6 dBi, and radiation efficiency of 69.7% at the resonant frequency. The proposed MIMO antenna covers a broad range of frequency band from 3.296 to 5.962 GHz with −10 dB impedance bandwidth of 2666 MHz and maintains a good isolation of greater than 50 dB for the entire operating band. The tested radiation efficiency and gain are 85.3% and 6.22 dBi at 3.5 GHz. Moreover, the diversity parameters of the neutralization line integrated MIMO antenna, that is, channel capacity loss (CCL) isolation, mean effective gain (MEG), total active reflection coefficient (TARC) diversity gain (DG), and envelope correlation coefficient (ECC), are analyzed and discussed in this article.     

一种面向5G通信的宽带8单元MIMO天线设计

提出了一种面向5G的宽带8端口多输入多输出（multiple-input multiple-output,MIMO）天线.天线单元采用多枝节单极子结构,能够激发多模态,且能覆盖多频段.同时,采用弯折结构来实现小型化,且在相邻单元之间设计T形突出地结构来提高隔离度.仿真和实测结果显示,该天线在3~7.1 GHz内回波损耗大于10 dB,在3.3~7.1 GHz内隔离度高于15 dB.因为进行了有效的去耦,天线体现出明显的辐射分集特性,天线在目标sub-6 GHz频段内的包络相关系数（envelope correlation coefficient,ECC）接近0.在一8×8 MIMO系统中,计算得到的峰值遍历信道容量为43 bps/Hz,达到传统2×2 MIMO上限值的3.74倍.该8单元MIMO天线具有良好的分集和复用能力,能满足5G通信在sub-6 GHz的高速数据传输需要.     

Design of Dual‐Band MIMO Antenna with High Isolation for WLAN Mobile Terminal

In this paper, we propose a dual‐band multiple‐input multiple‐output (MIMO) antenna with high isolation for WLAN applications (2.45 GHz and 5.2 GHz). The proposed antenna is composed of a mobile communication terminal board, eight radiators, a coaxial feed line, and slots for isolation. The measured ?10 dB impedance bandwidths are 10.1% (2.35 GHz to 2.6 GHz) and 3.85% (5.1 GHz to 5.3 GHz) at each frequency band. The proposed four‐element MIMO antenna has an isolation of better than 35 dB at 2.45 GHz and 45 dB at 5.2 GHz between each element. The antenna gain is 3.2 dBi at 2.45 GHz and 4.2 dBi at 5.2 GHz.     

高隔离度低相关性MIMO移动终端小型化多天线

A new method of forming a four-port multi-antenna by a two-unit patch antenna array is proposed to design a high isolation low correlation small size multi-antenna. Dual polarization is realized by the method of feeding in two ports. Defected Ground Structure (DGS) is used to eliminate the coupling between the two antenna units. The test results show that the isolation between two ports reaches around 20dB, and that the antenna correlation coefficients is less than 0. 5, which meets the requirements of future mobile communication systems and provides a solution to multi-antenna of MIMO terminals.     

一种小型宽带双极化5G基站天线

设计了一种适用于2G/3G/4G/5G移动通信的小型宽带±45°双极化基站天线。该天线由2对偶极子辐射片、2条微带馈线和1块反射板组成,辐射臂和微带馈线采用双面印刷工艺印刷在0.8 mm厚的FR4板,并固定放置于开有圆形槽的反射板上。对天线实物进行加工测试,测试结果表明,端口1工作频段为1.82～3.60 GHz,端口2工作频段为1.64～3.41 GHz;工作频段内,反射系数小于-10 dB,端口隔离度优于18 dB;交叉极化比在视轴方向大于17 dB,±60°方向大于15 dB;半功率波束65°左右,前后比优于18 dB,测试和仿真结果较吻合。所设计天线带宽宽,尺寸小,且制作工艺简单,成本低廉,适合批量生产,应用于5G移动通信基站中。     

一种高隔离度的双倒L形双频MIMO天线设计

研究了一种微带线馈电的双倒L形双频MIMO印刷天线结构,通过在倒L单极子结构上加载一条倒L形地板枝节,实现了天线的双频特性;通过在天线单元之间加载一条T形去耦枝节,有效提高了天线单元之间的隔离度。实验结果表明,天线在S11≤-10 dB时,工作频段分别为2.39~2.53 GHz和4.92~6.15 GHz,相对带宽分别为5.7%和22.2%,工作频段内隔离度均大于18 dB。此外,天线整体辐射特性较好,结构简单并易于制作,可应用于WLAN无线通信系统。     

一种小型化超宽带MIMO天线设计

提出了一种基于槽天线的小型化、高隔离度的超宽带(Ultra Wideband, UWB)多入多出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)天线.该MIMO天线由两个槽天线单元构成, 为了增加天线阻抗带宽, 每个槽天线单元由末端带有圆形贴片的微带线和末端为圆形的槽线两部分耦合馈电.采用在地板上开槽和方向图分集方法, 减少地板表面波和空中电磁波影响, 达到提高天线隔离度的目的.数值仿真和实验结果表明:该天线在3.1~11 GHz频段内满足端口反射系数|S₁₁| < -10 dB, 隔离度|S₁₂|在7~11 GHz频段内小于-25 dB, 在3.1~7 GHz频段内小于-16 dB, 并根据仿真和测试S参数计算了包络相关系数.