一种基于EBG结构的双极化MIMO天线制造技术

一种基于EBG结构的双极化MIMO天线，由两个相同的双馈微带贴片天线和EBG周期结构组合构成。所述天线周围被EBG结构包围，介质板（1）的反面设置接地板部分。所述的双极化微带贴片天线加载了四个对称的四分之一圆环缝隙（3），并且在水平和垂直对称轴上进行双同轴馈电，两个相同的微带贴片天线关于y轴对称；所述的BEG结构由边缘加载了四个对称缝隙的周期矩形贴片排列构成，并且在贴片的中心位置有导电过孔（10）与介质基板底层的接地板相连接。本发明专利技术与传统微带贴片天线相比，不仅缩小了天线辐射体的尺寸，而且实现了双极化，通过加载EBG结构大大提高了天线的前后比和增益。本发明专利技术适用于高增益大信道容量高速传输天线，尤其适用于IEEE802.11a协议的5.8GHz频段。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于EBG结构的双极化MIMO天线，由两个相同的双馈微带贴片天线和EBG周期结构组合构成。所述天线周围被EBG结构包围，介质板（1）的反面设置接地板部分。所述的双极化微带贴片天线加载了四个对称的四分之一圆环缝隙（3），并且在水平和垂直对称轴上进行双同轴馈电，两个相同的微带贴片天线关于y轴对称；所述的BEG结构由边缘加载了四个对称缝隙的周期矩形贴片排列构成，并且在贴片的中心位置有导电过孔（10）与介质基板底层的接地板相连接。本专利技术与传统微带贴片天线相比，不仅缩小了天线辐射体的尺寸，而且实现了双极化，通过加载EBG结构大大提高了天线的前后比和增益。本专利技术适用于高增益大信道容量高速传输天线，尤其适用于IEEE802.11a协议的5.8GHz频段。【专利说明】-种基于EBG结构的双极化ΜΙΜΟ天线
本专利技术涉及一种基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线，属于无线通信
。
技术介绍
自从进入21世纪以来，各种无线通信的技术蓬勃发展，尤其是移动
，由于 集成电路技术的飞速发展，移动终端的体积迅速减小，这时天线的小型化问题就立刻凸显 出来，开展小型化天线理论及设计工作，不仅有较高的学术价值，而且也有相当的实际的意 义。此外近年来在无线通信系统发展过程中，所面临用户数量大量增长和频谱资源越来越 紧张的局面。考虑为了能够更加充分的利用这点宝贵的频谱资源，节省频谱和减少频谱的 太过拥挤，因此在现代的通信领域中迫切需要天线具有双极化的功能，因为双极化的天线 可以使其通信容量增加一倍。双极化微带天线是微带天线的重要的组成部分，因为它继承 了微带天线的馈电方式和极化制式的多样化及馈电网络、有源电路集成一体化等优点。 ΜΙΜΟ (Multiple-Input Multiple-Output)技术即多输入多输出技术，在天线方面 体现在多天线的运用。无线电发送的信号被反射时，会产生多份信号，每份信号都是一个空 间流，使用单输入单输出（SIS0)的系统一次只能发送或接收一个空间流。而ΜΙΜΟ允许多 个天线同时发送和接收多个空间流，并能够区分发往或来自不同空间方位的信号。多天线 系统的应用，使得并行数据流可以同时传送。同时，在发送端或接收端采用多天线，可以显 著克服信道的衰落，降低误码率。 电磁带隙EBG (Electromagnetic Band-Gap)结构，即应用于微波频段的PBG (PhotonicBand-Gap)或称光子晶体（Photonic Crystal)结构，其概念来源于固体物理 学中的"原子晶体"。EBG结构可应用于微波电路、天线、光学器件等很多方面。这种禁止特 定频带内的电磁波传播的特性可以用来消除或减弱平面电路中的表面波，从而减少互耦、 改善天线（阵)的性能等；利用缺陷可以实现谐振器或波导；利用带阻特性可以实现滤波器、 移相器功能。将EBG结构与天线结合能够提高天线增益、前后比以及隔离度。
技术实现思路
本专利技术的目的是，为了设计一款高增益大信道容量高速传输天线，可以实现双极化特 性，具有结构小，结构紧凑，设计灵活等特点，改善传统微带贴片尺寸和辐射性能方面的缺 陷。本专利技术提出一种基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线。 本专利技术是通过以下技术方案来实现： 本专利技术一种基于EBG结构的双极化ΜΙΜ0天线由两个相同的双馈微带贴片天线和EBG 周期结构组合构成，所述双馈微带贴片天线周围被EBG结构包围，介质板的反面设置接地 板部分。 所述的微带贴片天线加载了四个对称的四分之一圆环缝隙，并且在水平和垂直对 称轴上进行双同轴馈电，两个相同的微带贴片天线关于y轴对称。 所述的BEG结构由边缘加载了四个对称缝隙的周期矩形贴片排列构成，并且在贴 片的中心位置有导电过孔与介质基板底层的接地板相连接。 本专利技术所述的双馈微带贴片天线加载了四个对称的四分之一圆环缝隙，这样大大 增加了电流路径，相对传统贴片式微天线大大缩小了天线尺寸。在贴片水平和垂直对称轴 上进行双同轴馈电，两端口馈电则会激励出一对正交极化工作模TM 01和TM 10，它们的 极化方式是相互垂直的，且等幅同相，即产生0° (水平）和90° (垂直）的双线极化波。 这种双馈方式的双极化天线除了拥有良好的输入匹配网络之外，还具有较高的隔离度和 较低的交叉极化。 本专利技术采用双馈微带贴片天线和EBG周期结构联合设计，其中EBG结构由边缘加 载了四个对称缝隙的周期矩形贴片排列构成，加载的缝隙延长了表面电流的有效路径，从 而间接增加了贴片的电长度，加载的缝隙同时也引入了附加的耦合电容，有效地缩小了 EBG 结构的尺寸；在贴片的中心位置有导电过孔与介质基板底层的接地板相连接，引入了等效 电感，同样可以缩小EBG结构尺寸；最后用两层EBG结构将两个相同的双馈微带贴片天线包 围。通过调节EBG结构使其禁带包含双馈微带贴片天线的带宽，就能够实现抑制表面波达 到提高增益和前后比的效果。 本专利技术的有益效果是，本专利技术在保证天线工作频段的前提下，通过对传统微带贴 片天线加载缝隙，以此实现小型化的目的；相比传统单馈天线，本专利技术采用双馈方式在一个 天线上同时实现水平极化和垂直极化，使得通信容量增加一倍，有利于多媒体的传输。本发 明利用双天线ΜΜ0技术极大地提升了频谱效率，并在有限的频谱资源内上实现高速率和 大容量；除此之外，本专利技术在天线周围加载EBG结构，以此来抑制表面波，提高了天线的前 后比、增益以及隔离度，其中本专利技术中EBG结构相对传统的蘑菇型通过加载缝隙实现禁带 频率的降低，达到了缩小尺寸的目的。 本专利技术所述的基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线在5. 8GHz产生谐振，大于10dB 回波损耗的带宽范围为5. 70GHz?5. 93GHz，适用于IEEE 802. 1 la协议的5. 8GHz频段 (5. 725GHz飞.825GHz)，对于视频、音频等多媒体的高速传输具有广泛的应用前景。 本专利技术适用于高增益大信道容量高速传输天线，尤其适用于IEEE 802. 11a协议 的5. 8GHz频段。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线的俯视图； 图2为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线的主视图； 图3为天线加载/未加载EBG时的S11参数对比图； 图4为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΙΜΟ天线的端口 1隔离度曲线图； 图5为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΙΜΟ天线的端口 2隔离度曲线图； 图6为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΙΜΟ天线的方向图，图中曲线的粗实线范围表示 Ε面，虚线范围表示Η面； 图7为本专利技术天线加载/未加载EBG时的前后比对比图； 图8为本专利技术基于EBG结构的双极化ΜΜ0天线在5. 76GHz的3D辐射图； 图9为本专利技术天线加载/未加载EBG时的增益对比图； 图中图号：1是介质板，这里使用的是介电常数4. 4厚度1. 6_的FR4板；2是微带贴片 天线，这里采用正方形贴片；3是微带贴片上加载的四分之一圆环缝隙；4是第一同轴馈电 点（端口 1) ;5是第二同轴馈电点（端口 2) ;6是第三同轴馈电点（端口 3) ;7是第四同轴馈 电点（端口 4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于EBG结构的双极化MIMO天线，其特征在于，所述天线由两个相同的双馈微带贴片天线和EBG周期结构组合构成，所述双馈微带贴片天线周围被EBG结构包围，介质板的反面设置接地板部分。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓燕，钟信星，李斌成，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：江西;36