16、窄带物联网应用与赛车计时系统的技术创新

窄带物联网应用与赛车计时系统的技术创新

1. 窄带物联网（NB - IoT）共享贴片多输入多输出（MIMO）天线

在当今数字化时代，科技在日常生活中扮演着至关重要的角色，设备与无线网络的连接构成了物联网（IoT）。窄带物联网技术作为物联网的最新进展之一，具有低功耗、广覆盖的特点，能提供广泛的无线网络服务，有助于改善物联网服务。

然而，室内无线连接会因多径衰落而变差，多输入多输出（MIMO）技术可解决这一问题，该技术能提高信号质量，因此在室内天线设计中被广泛应用。最初提出的平面单极子天线用于超宽带应用，通过设计相互正交排列的多个贴片来实现正交极化，但这种天线存在尺寸增大的问题，且需要隔离技术来提高隔离度。而分形天线在低频时能提供良好的带宽，有助于减小天线尺寸。

为此，提出了一种可用于NB - IoT应用的分形贴片MIMO天线。该天线设计在介电常数εr = 4.4的FR4基板上，采用集总端口激励，旨在覆盖NB - IoT的B1（2100）、B3（1800）和B5（800）频段。天线尺寸为20 mm × 10 mm，谐振频率为2 GHz，带宽达135%，使用HFSS软件进行设计和仿真。

天线设计步骤如下 ：
1. 分形贴片的设计步骤按图逐步进行，斜线为45°，分形形状经过三步迭代，最后一步将分形线形成五边形。
2. 贴片天线由两条正交放置的微带线馈电，这有助于减小天线尺寸。
3. 通过增加天线端口之间的距离来改善端口与贴片之间的互耦。
4. 采用FR4材料作为基板，厚度为1.6 mm，贴片天线设计在基板顶部，尺寸为20 × 10 mm²，底部采用缺陷接地概念设计接地，以增加接地的有效尺寸。