單極天線及多輸入多輸出天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及單極天線及多輸入多輸出天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通訊3G/4G技術(shù)的發(fā)展，無線用戶激增，他們迫切需求高速穩(wěn)定的通信 質(zhì)量，運要求天線不僅具有全向、寬帶的特性，還要有較高增益。除此之外，無線產(chǎn)品設(shè)備的 外觀也要求便攜美觀，運就需要天線小型化且易于集成。
[0003] 傳統(tǒng)的寬帶天線包括TEM卿趴天線、Vivaldi天線、加載單極天線、雙錐天線及其 變形結(jié)構(gòu)等。其中TEM卿趴天線、Vivaldi天線是定向福射天線，但天線尺寸比較大；對于 加載單極天線，其雖然能利用加載技術(shù)換來一定的尺寸縮減和帶寬提升，但是卻降低了福 射效率；對于傳統(tǒng)的雙錐天線，因其剖面較高導(dǎo)致方向圖帶寬并不寬，基于目前寬帶天線的 各種缺點，演變出了印刷在PCB上的印刷天線。
[0004] 現(xiàn)有的印刷單極天線，如圖1所示，該單極天線由貼置在介質(zhì)基板1同一側(cè)的福射 單元2 (福射金屬貼片）、導(dǎo)帶4 W及梯形地板3,梯形地板3對稱貼置在導(dǎo)帶4的兩側(cè)，形 成共面波導(dǎo)，各個梯形地板3與導(dǎo)帶4也形成間隙。該單極天線的梯形地板3和福射單元 2在同一面上，饋電采用共面波導(dǎo)饋電。但該單極天線不能抑制特定頻段，在需要濾除一部 分頻帶的場景中不適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供單極天線及多輸入多輸出天線，用W解決現(xiàn)有技術(shù)中的單極天線不能 抑制特定頻段，在需要濾除一部分頻帶的場景中不適用的問題。
[0006] 一種單極天線，包括貼置在介質(zhì)基板同一側(cè)的福射金屬貼片、導(dǎo)帶W及梯形地板， 所述梯形地板對稱貼置于所述導(dǎo)帶的兩側(cè)，形成共面波導(dǎo)，所述福射金屬貼片上設(shè)有缺口 和U形槽，所述U形槽的開口朝向所述導(dǎo)帶，所述缺口開設(shè)在所述U形槽的開口朝向的區(qū)域 之外。
[0007] 所述單極天線中，所述缺口開設(shè)在所述單極天線的饋電禪合區(qū)域之外。
[0008] 運樣可W不影響單極天線的饋電禪合。
[0009] 所述單極天線中，所述福射金屬貼片為矩形金屬貼片，所述缺口開設(shè)在所述矩形 金屬貼片的長邊上，且該長邊與所述導(dǎo)帶連接；所述梯形地板為直角梯形金屬貼片。
[0010] 所述單極天線中，所述U形槽的總長度為預(yù)設(shè)阻帶的中屯、頻點工作波長的0.25 倍。
[0011] 所述單極天線中，所述矩形金屬貼片的長邊的長度為70mm，短邊的長度為30mm; 或，所述直角梯形金屬貼片的上底寬度為20mm;或，所述矩形金屬貼片與所述共面波導(dǎo)形 成的間隙寬度為2. 3mm。
[0012] 本發(fā)明還提供一種二元陣列天線，包括兩個上述單極天線，其中，兩個單極天線所 屬的水平面平行且兩個單極天線朝向同一方向。
[0013] 所述二元陣列天線中，其中一個單極天線沿所述方向與另一單極天線錯開設(shè)定距 離，并且兩個單極天線豎直方向形成第=間隙。
[0014] 所述二元陣列天線中，其中一個單極天線的投影與另一個單極天線的投影部分重 厶 1=1 O
[0015] 所述二元陣列天線中，所述第S間隙寬度為10mm，所述設(shè)定距離為105mm。
[0016] 本發(fā)明還提供一種二階多輸入多輸出MIMO天線，包括兩個如權(quán)利要求6-9任一所 述的二元陣列天線，所述兩個二元陣列天線所屬的水平面平行，且兩個二元陣列天線的中 軸的投影呈90度夾角。
[0017] 利用本發(fā)明實施例提供的單極天線W及多輸入多輸出天線，具有W下有益效果： 可W抑制特定頻段，并且可拓寬低頻部分的帶寬，并且天線的方向圖更加穩(wěn)定，全向性更 好、天線增益也有所提高。
【附圖說明】
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)單極天線俯視圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明實施例提供的單極天線俯視圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明實施例提供的單極天線側(cè)視圖；
[0021] 圖4為利用本發(fā)明實施例提供的單極天線回波損耗隨頻率的變化曲線；
[0022] 圖5為本發(fā)明實施例提供的二元陣列天線俯視圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明實施例提供的二元陣列天線側(cè)視圖；
[0024] 圖7為本發(fā)明實施例提供的功分器示意圖；
[00巧]圖8為本發(fā)明實施例提供二元陣列天線在未接入功分網(wǎng)絡(luò)時的S參數(shù)曲線；
[0026] 圖9利用本發(fā)明實施例提供的二元陣列天線在低頻段中屯、頻點0. 9GHz的福射方 向圖；
[0027]圖10為利用本發(fā)明實施例提供的二元陣列天線在高頻段中屯、頻點2. 2GHz的福射 方向圖；
[0028] 圖11為本發(fā)明實施例提供的二階多輸入多輸出天線俯視圖。
[0029] 附圖標(biāo)記說明
[0030] 1介質(zhì)基板 2福射單元 3梯形地板 4導(dǎo)帶
[0031] 10介質(zhì)基板 20福射金屬貼片 30梯形地板 40導(dǎo)帶
[0032] 50輸入/輸出端口 60U形槽 601開口 70缺口
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明提供的單極天線及多輸入多輸出天線進行更詳 細(xì)地說明。
[0034] 本發(fā)明實施例提供一種單極天線，如圖2所示，包括貼置在介質(zhì)基板10同一側(cè)的 福射金屬貼片20、導(dǎo)帶40 W及梯形地板30,所述梯形地板30對稱貼置于所述導(dǎo)帶40的兩 偵U，形成共面波導(dǎo)，所述福射金屬貼片20上設(shè)有缺口 70和U形槽60,所述U形槽60的開口 601朝向所述導(dǎo)帶40,所述缺口 70開設(shè)在所述U形槽60的開口 601朝向的區(qū)域之外。
[0035]其中，所述缺口70開設(shè)在所述U形槽60的開口601朝向的區(qū)域之外，其中，沿開 口 601朝向的方向作所述U形槽60的延長面，該延長面與福射金屬貼片20相交的部分稱 為開口 601朝向的區(qū)域。
[0036] 具體為缺口 70開設(shè)在沿U形槽60的外部。該缺口 70具體開設(shè)在福射金屬貼片 20的邊緣。該單極天線還包括輸入/輸出端口 50。
[0037] 具體的，福射金屬貼片20為福射單元，通過在福射金屬貼片20部分開設(shè)有U形槽 60,從而使得該單極天線可W抑制特定頻段，U形槽60開設(shè)在福射金屬貼片20的不同位置 可實現(xiàn)抑制不同頻段的目的，進而產(chǎn)生不同的阻帶。此外，本發(fā)明實施例在福射金屬貼片20 上開設(shè)缺口 70可拓寬低頻部分的帶寬。本發(fā)明實施例提供的單極天線的側(cè)視圖如圖3所 示，其中金屬貼片層包括：福射金屬貼片20、導(dǎo)帶40 W及梯形地板30。
[0038] 優(yōu)選地如圖2所示，所述缺口 70開設(shè)在所述單極天線的饋電禪合區(qū)域之外。本發(fā) 明實施例通過共面波導(dǎo)饋電，共面波導(dǎo)與福射金屬貼片20之間形成的間隙部分為饋電禪 合區(qū)域，為了不影響該單極天線的饋電禪合，將福射金屬貼片20上的缺口 70開設(shè)在饋電禪 合區(qū)域之外。具體的饋電禪合區(qū)域的長度為圖2中的Dmin,寬度為圖2中的t。
[0039] 本發(fā)明實施例提供的單極天線中的福射金屬貼片20的形狀可W為圓形、楠圓形、 矩形等，運里不做限定。
[0040] 優(yōu)選地如圖2所示，福射金屬貼片20為矩形金屬貼片，所述缺口 70開設(shè)在所述矩 形金屬貼片的長邊上，且該長邊與所述導(dǎo)帶40連接；所述梯形地板30為直角梯形金屬貼 片。
[0041] 本發(fā)明實施例提供的單極天線的介質(zhì)基板10的介電常數(shù)為3. 48,厚度為 1. 524mm。
[0042] 進一步優(yōu)選地，缺口 70開設(shè)在所述矩形金屬貼片的長邊上且該缺口 70與該矩形 金屬貼片短邊的距離在預(yù)設(shè)范圍之內(nèi)，該預(yù)設(shè)范圍優(yōu)選為
，其中，a表示矩形金 屬貼片的長邊的長度，Dmi。= 2c+2g+w，其中，C表示直角梯形金屬貼片的上底的長度，g表示 直角梯形金屬貼片與導(dǎo)帶40形成的間隙寬度，W表示導(dǎo)帶40的寬度。
[0043] 具體的，單極天線中的各部分的參數(shù)大小可W通過實驗得出，本發(fā)明通過實驗得 出的各部分最優(yōu)的參數(shù)大小為：該單極天線中的U形槽60的總長度為預(yù)設(shè)阻帶的中屯、頻點 工作波長的0. 25倍，其中U形槽60的總長度指將U形槽60拉直后所形成的一字形槽的長 度；矩形金屬貼片的長邊的長度a = 70mm，短邊的長度b = 30mm。直角梯形金屬貼片的上 底寬度C = 20mm，下底寬度d = 140mm，高H = 75mm。導(dǎo)帶40的寬度W = 2. 2mm。直角梯 形金屬貼片與導(dǎo)帶4形成的間隙寬度g = 0. 4mm。矩形金屬貼片與共面波導(dǎo)形成的間隙寬 度t = 2. 3mm。其中，Dmin = 2c+2g+w。具體的，該單極天線的輸入/輸出端口 50接50歐 姆的SMA(Sut)-Minia化re-A)接頭，本發(fā)明實施例中的W和g分別為最終的W和邑。
[0044] 其中，抑制不同的頻段即可產(chǎn)生不同的阻帶，在具體應(yīng)用場景中，可根據(jù)需要 抑制的頻段對應(yīng)的阻帶，設(shè)置U形槽60的長度，優(yōu)選預(yù)設(shè)一個阻帶，根據(jù)該預(yù)設(shè)阻帶的 中屯、頻點工作波長確定U形槽60的長度，本發(fā)明實施例中的預(yù)設(shè)阻帶對應(yīng)的頻段為 0. 96細(xì)Z-1. 7細(xì)Z。
[0045] 其中，可先根據(jù)共面波導(dǎo)特性阻抗計算公式計算出理論W和g的大小，在計算得出 理論W和g的基礎(chǔ)上，結(jié)合Ansolf HFSS 13. 0仿真軟件對W和g不斷調(diào)試，確定最終的W 和g。本發(fā)明實施例確定的最終的W = 2. 2mm，g = 0. 4mm。進而根據(jù)最終的W和g調(diào)試得 出t和Dmin的大小。
[0046] 其中，共面波導(dǎo)特性阻抗Z。計算公式如下：
[004引其中，KQ表示楠圓函數(shù)，k。表示第一比例常數(shù)，k。'表示第二比例常數(shù)，e Wf為共 面波導(dǎo)介質(zhì)板相對有效介電常數(shù)。可由W下公式計算得出：
[0050]其中：e f表示相對介電常數(shù)，KQ表示楠圓函數(shù)，k 1表示第=比例常數(shù)，k 1'表示 第四比例常數(shù)。ku、ku'、ki、ki'分別可由W下公式計算得出：<