專利名稱：低耦合小間距的微帶陣列天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種無線通信技術領域的裝置，具體是一種低耦合小間距的微帶陣列天線。
背景技術：
隨著通信技術的高速發(fā)展，人們對于高速無線通信提出了更高的要求。 MIMO (Multiple-Input Multiple-Oirtput，多輸入多輸出)技術在發(fā)射端和接收端分別采用多個天線，能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜的利用率，它突破了傳統(tǒng)的理論認為多徑信號是系統(tǒng)的干擾必須加以抑制的局限，而充分地利用了多徑信號，是下一代無線通信的一個研究熱點。然而基于MIMO技術的陣列天線要求單元間有較高的隔離度，單元間距一般大于一個工作波長以降低天線間的相關性，這勢必導致天線系統(tǒng)的體積過于龐大，小間距的陣列天線是解決辦法之一?，F(xiàn)有的小間距天線陣列一般由單極子天線或平面倒F天線實現(xiàn)，天線陣列下端接一去耦合網絡，通過特征模分析等方法可計算出令網絡輸出信號去耦合化的相關參數值，然后網絡可由集總參數元件或分布元件實現(xiàn)。這樣理論上可實現(xiàn)天線間超低耦合，但卻是以犧牲天線系統(tǒng)體積為代價的。但在有限空間內放置多個天線，天線間的互耦即一個天線的能量經近場輻射耦合到鄰近天線上比較嚴重，尤其是天線形式為平面微帶天線情況下，這是由于微帶天線間有較強的表面波傳播的緣故，解決的方法是在天線的接地板間開槽，人為地增加天線間的輻射場來抵消原天線間的近場耦合。這個結構往往設計過于復雜，且會產生輻射泄漏。因此，低耦合的小間距微帶陣列天線的研究具有十分重要的意義。經過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)朇N2008100647^. X，專利公開號CN 101316008A，發(fā)明專利名稱為具有高隔離低相關特性的MIMO移動終端多天線， 該天線主體為雙層介質結構，貼片天線位于上層介質的上表面，在其下表面為下地板，通過在下地板中設置啞鈴型的開口，能夠顯著提高貼片間的隔離度，然而在地板上開口將引起后向輻射，天線的屏蔽性會受到影響。中國專利申請?zhí)朇N200480008890. 5，專利公開號 CN1768448A，發(fā)明專利名稱為相控陣天線和單元間互耦控制方法，該天線在天線單元間互耦信號的通路內設置了介質分隔器，能夠有效地降低天線間耦合系數，然而這種方法是以增大天線體積作為代價的。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種低耦合小間距的微帶陣列天線， 該裝置使用傳統(tǒng)的微帶線作為去耦合單元，易共形，結構簡單，并且能夠更好地改善耦合， 隔離度高。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括介質板、兩個輻射陣列單元、微帶去耦合單元、接地板和兩個饋電原件，其中兩個輻射陣列單元和微帶去耦合單元均貼附于介質板的一側，第一輻射陣列單元和第二輻射陣列單元分別與第一饋電原件和第二饋電原件連接，兩個饋電原件與接地板連接，接地板設置于介質板的另一側，兩個輻射陣列單元構成雙天線陣列結構。所述的第一輻射陣列單元和第二輻射陣列單元對稱放置，該輻射陣列單元為帶四邊形貼片的微帶天線單元，兩個輻射陣列單元的間距S大于1/20波長。所述的波長是指當本發(fā)明工作時輻射于自由空間中的電磁波的波長。所述的雙天線陣列結構的長度W和寬度H均小于波長的0. 3倍。所述的微帶去耦合單元設置于兩個輻射陣列單元的中間，該微帶去耦合單元由兩條對稱放置且不相交的微帶線組成，微帶線與輻射陣列單元不接觸。所述的微帶線為U字形結構，該微帶線的長度等于雙天線陣列結構長度的一半， 輻射陣列單元耦合到微帶線上的電流相互抵消，從而降低了輻射陣列單元之間的相互耦合。所述的饋電原件包括內導體和外導體，其中內導體與外導體連接，內導體與輻射陣列單元連接，外導體與接地板連接。所述的外導體和內導體均為圓柱體。所述的接地板的長度X和寬度Y均小于波長的0. 4倍，X和Y均大于W和H。所述的介質板為四邊形。本發(fā)明的工作原理為兩個饋電原件能夠分別外接信號源，外加的激勵信號分別傳輸到兩個輻射陣列單元，兩個輻射陣列單元分別獨立工作，向周圍空間輻射出去，實現(xiàn)無線通信功能。本發(fā)明使用傳統(tǒng)的微帶線作為去耦合單元，易共形，結構簡單，并且能更好地改善耦合，隔離度高。


圖1是實施例1的正面示意圖。圖2是實施例1的背面示意圖。圖3是本發(fā)明的仿真隔離度曲線圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1和圖2所示，本實施例包括介質板1、第一輻射陣列單元2、第二輻射陣列單元3、微帶去耦合單元4、接地板5、第一饋電原件6和第二饋電原件7，其中兩個輻射陣列單元2、3和微帶去耦合單元4均貼附于介質板1的一側，第一輻射陣列單元2和第二輻射陣列單元3分別與第一饋電原件6和第二饋電原件7連接，兩個饋電原件6、7與接地板 5連接，接地板5設置于介質板1的另一側。所述的第一輻射陣列單元2和第二輻射陣列單元3對稱放置，該輻射陣列單元2、 3為帶四邊形貼片的微帶天線單元，兩個輻射陣列單元2、3的間距S大于1/20波長，兩個輻射陣列單元2、3構成雙天線陣列結構12，該雙天線陣列結構12的長度W和寬度H均小于波長的0. 3倍，中心間距L為0. 2波長。所述的波長是指當本裝置工作時輻射于自由空間中的電磁波的波長。所述的微帶去耦合單元4設置于兩個輻射陣列單元2、3的中間，該微帶去耦合單元4由兩條對稱放置且不相交的微帶線組成，微帶線與輻射陣列單元2、3不接觸，微帶線邊緣與微帶天線單元之間間距為0. 5mm。所述的微帶線為U字形結構，該微帶線的長度等于雙天線陣列結構12長度的一半，輻射陣列單元2、3耦合到微帶線上的電流相互抵消，從而降低了輻射陣列單元2、3之間的相互耦合。所述的饋電原件6、7包括內導體10和外導體11，其中內導體10與外導體11 連接，內導體11與輻射陣列單元2、3連接，外導體10與接地板5連接。所述的外導體11和內導體10均為圓柱體，外導體11圓柱體的柱面半徑為1.6mm， 內導體10圓柱體的柱面半徑為0. 7mm。所述的接地板5的長度X和寬度Y均小于波長的0. 4倍，X和Y均大于W和H。所述的輻射陣列單元2、3、微帶去耦合單元4和接地板5均為導體。所述的介質板1為低介電常數微波材料板，該材料板的相對介電常數為6. 15，厚度為0. 787mm，該介質板1為四邊形。如圖3所示，所述結構的仿真S參數，圖中的Sll和S22為兩個天線的反射損耗， 低于-IOdB的帶寬為1. 78GHz到1. 79GHz，圖中S21為兩天線之間的耦合，在上述帶寬內小于-20dB。當本裝置兩個輻射陣列單元2、3的間距為1/16波長時，天線隔離度大于20dB，遠優(yōu)于目前工程中雙天線單元間的隔離度。本裝置實現(xiàn)了微帶陣列天線小型化，滿足各種不同的要求，同時該天線具有結構簡單的優(yōu)點。
權利要求
1.一種低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征在于，包括介質板、兩個輻射陣列單元、微帶去耦合單元、接地板和兩個饋電原件，其中兩個輻射陣列單元和微帶去耦合單元均貼附于介質板的一側，第一輻射陣列單元和第二輻射陣列單元分別與第一饋電原件和第二饋電原件連接，兩個饋電原件與接地板連接，接地板設置于介質板的另一側，第一輻射陣列單元和第二輻射陣列單元對稱放置，兩個輻射陣列單元構成雙天線陣列結構。
2.根據權利要求1所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的輻射陣列單元為帶四邊形貼片的微帶天線單元，兩個輻射陣列單元的間距S大于1/20波長。
3.根據權利要求1所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的雙天線陣列結構的長度W和寬度H均小于波長的0. 3倍。
4.根據權利要求1所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的微帶去耦合單元設置于兩個輻射陣列單元的中間，該微帶去耦合單元由兩條對稱放置且不相交的微帶線組成，微帶線與輻射陣列單元不接觸。
5.根據權利要求4所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的微帶線為U 字形結構，該微帶線的長度等于雙天線陣列結構長度W的一半。
6.根據權利要求1所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的饋電原件包括內導體和外導體，其中內導體與外導體連接，內導體與輻射陣列單元連接，外導體與接地板連接。
7.根據權利要求6所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的外導體和內導體均為圓柱體。
8.根據權利要求1或6所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的接地板的長度X和寬度Y均小于波長的0. 4倍，X和Y均大于雙天線陣列結構的長度W和寬度H。
9.根據權利要求1所述的低耦合小間距的微帶陣列天線，其特征是，所述的介質板為四邊形。
全文摘要
一種無線通信技術領域的低耦合小間距的微帶陣列天線，包括介質板、兩個輻射陣列單元、微帶去耦合單元、接地板和兩個饋電原件，兩個輻射陣列單元和微帶去耦合單元均貼附于介質板的一側，第一輻射陣列單元和第二輻射陣列單元分別與第一饋電原件和第二饋電原件連接，兩個饋電原件與接地板連接，接地板設置于介質板的另一側。本發(fā)明使用傳統(tǒng)的微帶線作為去耦合單元，易共形，結構簡單，并且能更好地改善耦合，隔離度高。
文檔編號H01Q13/08GK102280695SQ20111010767
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者葉聲, 梁仙靈, 耿軍平, 金榮洪, 陳念 申請人:上海交通大學