一種基于超材料的小型化雙頻mimo天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于無線通信領(lǐng)域與天線技術(shù)，涉及一種有效抑制天線間耦合的小型 化雙頻MM0天線。
【背景技術(shù)】
[0002] 多輸入多輸出（MIM0)系統(tǒng)是近年來無線通信領(lǐng)域的研究熱點，被視作第四代移動 通信技術(shù)的重要組成部分。它的主要思想是，在無線鏈路的發(fā)送端和接收端同時使用多個 天線，利用分集技術(shù)，在不占用額外頻譜帶寬和天線發(fā)送功率的前提下，有效地提高信道容 量或者提高系統(tǒng)的可靠性。MIM0系統(tǒng)的高性能主要取決于到達(dá)各天線單元的多徑衰落信 號必須高度低相關(guān)，這需要天線單元間的低互耦和高隔離。
[0003] 在目前以及未來的MM0系統(tǒng)中，無論是基站還是便攜式終端，貼片天線都是最為 常用的天線類型之一。如果能夠?qū)崿F(xiàn)貼片天線單元自身的高度小型化，以放置更多數(shù)目的 天線，這將滿足終端小型化的需求。另一方面，MIM0系統(tǒng)特別是移動終端中的貼片天線單 元通常都相距較近，其帶寬相比單個天線也會受到很大影響。因此，研究設(shè)計適宜于MM0 系統(tǒng)的小型化寬頻帶貼片天線對于未來無線通信的發(fā)展將具有深遠(yuǎn)的意義。
[0004] 在目前的多頻段多天線終端產(chǎn)品中，必須考慮天線間耦合，為保證多頻段隔離度 及有效地解決天線小型化的問題，可以利用超材料結(jié)構(gòu)開口諧振環(huán)來突破傳統(tǒng)天線的限 制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于超材料的小型化雙頻 MM0天線。
[0006] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種基于超材料的小型化雙頻 MM0天線，所述天線左右對稱，包括矩形FR4基底，在矩形FR4基底的上表面的兩側(cè)均設(shè)有 兩個矩形接地片、微帶線和圓形單極子天線；所述兩個矩形接地片對稱分布在微帶線的兩 偵牝微帶線與圓形單極子天線相連，在圓形單極子天線上開有一沿微帶線方向的矩形槽和 一與圓形單極子天線共心的弓形槽；矩形槽的一端與弓形槽連通，另一端連接一交指電容； 在矩形FR4基底的上表面的中間設(shè)有一開口諧振環(huán)，所述開口諧振環(huán)為矩形環(huán)，且開口朝 前，開口諧振環(huán)的兩個環(huán)末端均向環(huán)內(nèi)堅直延伸一定距離。
[0007] 所述矩形接地片、微帶線、圓形單極子天線和開口諧振環(huán)均為銅貼片；矩形 FR4基底的尺寸為MMmxMmmxLeram;矩形接地片的尺寸為SmmxlSmm;微帶線的尺寸 為lPmffjxl.dmm;圓形單極子天線的半徑為5. 1mm;弓形槽的弧長和寬度分別為5. 7mm和 0. 5_，矩形槽的長和寬分別為7. 5mm和0. 5mm;所述交指電容的交指數(shù)為3個，高度為1_， 每個交指的高度和寬度分別為〇. 8mm和0. 2mm;開口諧振環(huán)的尺寸為9.7mmx5.5mm，環(huán)的寬 度為0? 5mm，開口寬度為0? 7mm，開口向內(nèi)延伸長度為3. 7mm，開口諧振環(huán)的后端與矩形FR4 基底的后端相距8mm。
[0008] 本實用新型的有益效果是：
[0009] (1)成本低且尺寸相對較小。整個天線尺寸為5〇mmx30mmyl.6mm ,pj 用場合接受。
[0010] (2)該天線具有雙頻特性，且在WLAN2. 4GHz和5GHz兩個頻段具有較寬的阻抗帶 寬，分別為 2. 35GHz-2. 50GHz，4. 9GHz-6GHz。
[0011] (3)天線具有很高的隔離度，在工作頻段內(nèi)其隔離度均大于15dB，實現(xiàn)了低耦合、 _隔尚的特點。
[0012] (4)天線只采用FR4、銅兩種最常用的材料，且完全是平面結(jié)構(gòu)，無過孔。因此具有 低剖面、易共形，便于加工制作等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013] 圖1為天線的整體結(jié)構(gòu)正視圖；
[0014] 圖2為天線的反射系數(shù)仿真結(jié)果圖；
[0015] 圖3為天線的傳輸系數(shù)的仿真結(jié)果圖；
[0016]圖中，矩形FR4基底1、矩形接地片2、微帶線3、圓形單極子天線4、矩形槽5、弓形 槽6、交指電容7、開口諧振環(huán)8。
【具體實施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]如圖1所示，本實用新型針對WLAN2. 4GHz和5GHz兩個頻段小型移動終端MM0 天線的應(yīng)用需求，進(jìn)行了基于超材料的雙頻MM0天線的研究：所述天線左右對稱，包括矩 形FR4基底1，在矩形FR4基底1的上表面的兩側(cè)均設(shè)有兩個矩形接地片2、微帶線3和圓 形單極子天線4;所述兩個矩形接地片2對稱分布在微帶線3的兩側(cè)，微帶線3與圓形單極 子天線4相連，在圓形單極子天線4上開有一沿微帶線3方向的矩形槽5和一與圓形單極 子天線4共心的弓形槽6 ;矩形槽5的一端與弓形槽6連通，另一端連接一交指電容7 ;在矩 形FR4基底1的上表面的中間設(shè)有一開口諧振環(huán)8，所述開口諧振環(huán)8為矩形環(huán)，且開口朝 前，開口諧振環(huán)8的兩個環(huán)末端均向環(huán)內(nèi)堅直延伸一定距離。
[0019] 所述矩形接地片2、微帶線3、圓形單極子天線4和開口諧振環(huán)8均為銅貼片；矩形 FR4基底1的尺寸為MwwxMwmxl.flmm;矩形接地片2的尺寸為Smmxlgmm;微帶線3的尺 寸為19mmxl.Sram;圓形單極子天線4的半徑為5. 1mm;弓形槽6的弧長和寬度分別為5. 7_ 和0. 5_，矩形槽5的長和寬分別為7. 5mm和0. 5mm;所述交指電容7的交指數(shù)為3個，高度 為1mm,每個交指的高度和寬度分別為0? 8mm和0? 2mm;開口諧振環(huán)8的尺寸為 ，環(huán)的寬度為〇. 5mm，開口寬度為0. 7mm，開口向內(nèi)延伸長度為3. 7mm，開口諧振環(huán)8的后端與 矩形FR4基底1的后端相距8mm。
[0020] 本實用新型的工作原理如下：
[0021] 本實用新型雙頻MIM0天線的圓形單極子天線4本身可以產(chǎn)生5. 4GHz左右的諧 振，通過在圓形單極子天線4中加載弓形槽6、矩形槽5和交指電容7,構(gòu)成等效LC諧振電 路，可以在不增加天線尺寸和保留原高頻諧振的情況下產(chǎn)生一個2. 4GHz左右的低頻諧振。 通過調(diào)整弓形槽6的弧長，可以調(diào)整對應(yīng)的等效電感，通過調(diào)整交指電容7的交指的高度， 可以調(diào)整對應(yīng)的等效電容。超材料結(jié)構(gòu)開口諧振環(huán)8的作用是減少兩圓形單極子天線4間 的耦合，通過調(diào)整開口諧振環(huán)8的位置和延伸長度可以調(diào)整去耦合的效果。
[0022] 該天線的-10dB的功率反射系數(shù)4和士仿真結(jié)果如圖2所示，可以看出該天線具 有雙頻特性，且在兩個頻段具有很寬的帶寬，分別為2. 35GHZ-2. 50GHz，4. 9GHz-6GHz，覆蓋 了WLAN2. 4GHz和 5GHz兩個頻段。
[0023] 該天線的傳輸系數(shù)4的仿真結(jié)果如圖3所示，可以看出該天線具有很高的的隔離 度，在工作頻帶內(nèi)傳輸系數(shù)均小于-15dB，即隔離度均大于15dB。
[0024] 上述實施例是提供給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來實現(xiàn)或使用本實用新型的，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員可在不脫離本實用新型的實用新型思想的情況下，對上述實施例做出種種修改 或變化，因而本實用新型的保護(hù)范圍并不被上述實施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書提 到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于超材料的小型化雙頻MMO天線，其特征在于，所述天線左右對稱，包括矩 形FR4基底（1 )，在矩形FR4基底（1)的上表面的兩側(cè)均設(shè)有兩個矩形接地片（2)、微帶線 (3 )和圓形單極子天線（4 );所述兩個矩形接地片（2 )對稱分布在微帶線（3 )的兩側(cè)，微帶線 (3)與圓形單極子天線（4)相連，在圓形單極子天線（4)上開有一沿微帶線（3)方向的矩形 槽（5)和一與圓形單極子天線（4)共心的弓形槽（6);矩形槽（5)的一端與弓形槽（6)連通， 另一端連接一交指電容（7);在矩形FR4基底（1)的上表面的中間設(shè)有一開口諧振環(huán)（8)，所 述開口諧振環(huán)（8)為矩形環(huán)，且開口朝前，開口諧振環(huán)（8)的兩個環(huán)末端均向環(huán)內(nèi)堅直延伸 一定距離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于超材料的小型化雙頻MIM0天線，其特征在于，所述矩形 接地片（2)、微帶線（3)、圓形單極子天線（4)和開口諧振環(huán)（8)均為銅貼片；矩形FR4基 底（1)的尺寸為撕腦畫xl. 6畫；矩形接地片（2)的尺寸為S畫xlS畫；微帶線（3)的尺 寸為19mwxl.;圓形單極子天線（4)的半徑為5. 1mm ;弓形槽（6)的弧長和寬度分別為 5. 7mm和0? 5mm，矩形槽（5)的長和寬分別為7. 5mm和0? 5mm ;所述交指電容（7)的交指數(shù) 為3個，高度為1mm，每個交指的高度和寬度分別為0? 8mm和0? 2mm ;開口諧振環(huán)（8)的尺寸 為9Jmmx5.5?m，環(huán)的寬度為〇. 5mm，開口寬度為0. 7mm，開口向內(nèi)延伸長度為3. 7mm，開口諧 振環(huán)（8 )的后端與矩形FR4基底（1)的后端相距8mm。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超材料的小型化雙頻MIMO天線，所述天線左右對稱，包括矩形FR4基底，在矩形FR4基底的上表面的兩側(cè)均設(shè)有兩個矩形接地片、微帶線和圓形單極子天線；兩個矩形接地片對稱分布在微帶線的兩側(cè)，微帶線與圓形單極子天線相連，在圓形單極子天線上開有一沿微帶線方向的矩形槽和一與圓形單極子天線共心的弓形槽；矩形槽的一端與弓形槽連通，另一端連接一交指電容；在矩形FR4基底的上表面的中間設(shè)有一開口諧振環(huán)。本實用新型天線成本低且尺寸相對較小，具有雙頻特性且在WLAN 2.4GHz和5GHz兩個頻段具有較寬的阻抗帶寬；具有低耦合、高隔離、低剖面、易共形，便于加工制作等優(yōu)點。
【IPC分類】H01Q5-10, H01Q5-321, H01Q5-20, H01Q21-28, H01Q1-50, H01Q1-52, H01Q1-38, H01Q1-48
【公開號】CN204333258
【申請?zhí)枴緾N201420691210
【發(fā)明人】劉慶崇, 陳浙峰, 劉玉沙, 胡駿, 何賽靈
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年11月18日