[發明專利]基于超材料的小型化雙頻MIMO天線

有效

• 申請號: 201410656838.6
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104393407A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 劉慶崇;陳浙峰;劉玉沙;胡駿;何賽靈
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q5/321;H01Q21/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術領域

本發明屬于無線通信領域與天線技術，涉及一種有效抑制天線間耦合的小型化雙頻MIMO?天線。

背景技術

多輸入多輸出（MIMO）系統是近年來無線通信領域的研究熱點，被視作第四代移動通信技術的重要組成部分。它的主要思想是，在無線鏈路的發送端和接收端同時使用多個天線，利用分集技術，在不占用額外頻譜帶寬和天線發送功率的前提下，有效地提高信道容量或者提高系統的可靠性。MIMO?系統的高性能主要取決于到達各天線單元的多徑衰落信號必須高度低相關，這需要天線單元間的低互耦和高隔離。

在目前以及未來的MIMO?系統中，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。如果能夠實現貼片天線單元自身的高度小型化，以放置更多數目的天線，這將滿足終端小型化的需求。另一方面，MIMO?系統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，研究設計適宜于MIMO?系統的小型化寬頻帶貼片天線對于未來無線通信的發展將具有深遠的意義。

在目前的多頻段多天線終端產品中，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，可以利用超材料結構開口諧振環來突破傳統天線的限制。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于超材料的小型化雙頻MIMO天線。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：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均設有兩個矩形接地片、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側，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有一開口諧振環，所述開口諧振環為矩形環，且開口朝前，開口諧振環的兩個環末端均向環內豎直延伸一定距離。

所述矩形接地片、微帶線、圓形單極子天線和開口諧振環均為銅貼片；矩形FR4基底的尺寸為????????????????????????????????????????????????；矩形接地片的尺寸為；微帶線的尺寸為；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?0.5mm，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；開口諧振環的尺寸為，環的寬度為0.5mm，開口寬度為0.7mm，開口向內延伸長度為3.7mm，開口諧振環的后端與矩形FR4基底的后端相距8mm。

本發明的有益效果是：

（1）成本低且尺寸相對較小。整個天線尺寸為，可以被大多數應用場合接受。

（2）該天線具有雙頻特性，且在WLAN?2.4GHz和5GHz兩個頻段具有較寬的阻抗帶寬，分別為2.35GHz-2.50GHz，4.9GHz-6GHz。

（3）天線具有很高的隔離度，在工作頻段內其隔離度均大于15dB，實現了低耦合、高隔離的特點。

（4）天線只采用FR4、銅兩種最常用的材料，且完全是平面結構，無過孔。因此具有低剖面、易共形，便于加工制作等優點。

附圖說明

圖1為天線的整體結構正視圖；

圖2為天線的反射系數仿真結果圖；

圖3為天線的傳輸系數的仿真結果圖；

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8。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明針對WLAN?2.4GHz和5GHz兩個頻段小型移動終端MIMO天線的應用需求，進行了基于超材料的雙頻MIMO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的上表面的兩側均設有兩個矩形接地片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，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的上表面的中間設有一開口諧振環8，所述開口諧振環8為矩形環，且開口朝前，開口諧振環8的兩個環末端均向環內豎直延伸一定距離。