基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线制造技术

一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，包括两个相对独立的第一天线单元和第二天线单元，第二天线单元的结构与第一天线单元相同，并且两个天线单元关于矩形介质板长边的中轴线呈镜像对称布置。通过在微带馈电单极子天线末端加载一个由电容C和电感L构成的复合左右手传输线结构，将天线变为一个双频双极化天线。在此基础上，将上述单元天线布置于一块矩形介质基板两侧，构成一个二单元MIMO天线，因为极化方向不同，两个单元天线间端口耦合系数较小。本发明专利技术能够在多个不同频点上谐振，端口的隔离度较高，适应于一个集成系统中多种不同功能数据的通信。

Dual frequency dual polarization two element MIMO antenna based on composite left and right hand transmission lines

【技术实现步骤摘要】
基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线
本专利技术涉及一种平面二单元MIMO天线结构，具体涉及一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，能够在两个不同频带内分析实现线极化和圆极化。
技术介绍
自上个世纪八十年代以来，尤其是进入二十一世纪以后，无线通信技术在全球范围内取得了空前的飞速发展，从2G、3G技术到现在的4G、5G技术，移动通信网络正在快速地更新换代中。无线移动智能终端已经完全不是传统意义上的移动电话机，基于多媒体业务为主的数据业务逐渐取代了单一的语音业务，视频通信、移动购物、游戏娱乐才是智能终端新的重要功能。5G无线移动通信即将普及，如果说4G在一定程度上改变了人们的生活的话，5G将不但颠覆人们的生活方式，更重要的是将改变社会生产方式。无线通信与人们的现代生活越来越密不可分，人们对传输速率和数据容量提出了越来越高的要求。在无线通信系统中，天线是必不可少的重要组成部分，天线的设计技术也随着系统的发展而不断进步和提高，比如天线的多频带、宽频带、多极化、小型化、低剖面、便于系统集成等是发展趋势，也是相关人员在设计天线过程中必须考虑的。天线的多频化能够同时覆盖多个频段，在有限的排布空间内，实现替代多个不同频段工作的天线，所以说天线的双频及多频集成特性也必然是通信行业的发展方向；天线的双极化或多极化能够减少收发信号传播中的多径衰落现象，获得独立的两路信号，提高信道的传输容量和信号质量。平面天线是一种低剖面天线结构，平面天线很容易实现圆极化，椭圆极化等不同极化形式，而且易与PCB电路板中其他电路集成，这是平面天线能够广泛应用于智能移动设备中的重要原因之一。MIMO(MultipleInputandMultipleOutput)技术是一种新型的智能天线技术，其充分利用了通信系统的空间维信息，拓展了传统仙农(Shannon)理论的应用，它提供了阵列天线应用的新思路并更着重于空时联合处理。通过在接收端和发射端空时二维甚至空时频三维的联合设计和优化的编码、调制，系统能极大改善通信链路的容量和通信可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中单极子天线的谐振频点不足以及不同频点处有不同极化形式的问题，提供一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，能够在多个不同频点上谐振，端口隔离度较高，适应于一个集成系统中多种不同功能数据的通信。为了实现上述目的，本专利技术有如下的技术方案：一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，包括两个相对独立的第一天线单元和第二天线单元，两个天线单元共用同一块矩形介质板和同一块矩形金属接地板，矩形金属接地板是一个印刷于矩形介质板上下两个表面边缘处的金属结构；在矩形介质板的上表面，第一天线单元包括垂直连接在矩形金属接地板上的第一馈电矩形贴片以及依次连接在第一馈电矩形贴片末端的第一水平导线矩形贴片和第一平行板电容器贴片，在矩形介质板的下表面，第一天线单元包括与第一平行板电容器贴片位置相同的第一下表面矩形金属贴片，第一下表面矩形金属贴片向两个天线单元之间连接第二水平导线矩形贴片，第二水平导线矩形贴片的末端连接第一竖直导线矩形贴片，第一竖直导线矩形贴片的末端连接回矩形金属接地板；所述的第一下表面矩形金属贴片形成第一平行板电容器贴片的极板，所述的第一水平导线矩形贴片、第二水平导线矩形贴片以及第一竖直导线矩形贴片形成导线电感；第二天线单元的结构与第一天线单元相同，并且两个天线单元关于矩形介质板长边的中轴线呈镜像对称布置。作为优选，所述的矩形介质板的自身长度为宽度的3～4倍，其组成材料为FR4，介电常数为4.4±1％，损坏角正切为0.02±1％。作为优选，所述的矩形金属接地板的长度是宽度的15～18倍。作为优选，所述的第一馈电矩形贴片的长边是窄边长度的6～8倍，第一馈电矩形贴片穿过矩形金属接地板，其窄边与矩形介质板的表面边缘重合。作为优选，所述的第一竖直导线矩形贴片的窄边与矩形金属接地板的内侧边缘重合。作为优选，所述的第一下表面矩形金属贴片与第一平行板电容器贴片的大小相同。相较于现有技术，本专利技术有如下的有益效果：通过在微带馈电的单极子天线末端加载由平行板电容器贴片和接地导线组成复合左右手传输线，不但增加了单极子天线的谐振频点，而且在增加的谐振频点上，天线的极化形式与原天线谐振频点处完全不同，将一个单频单极子天线变成双频双极化单极子天线。将两个加载复合左右手传输线的单极子天线分布于一块矩形介质基板上，并且共用同一个金属接地板，形成一个二单元单极子MIMO天线，由于极化特性不同，该二单元单极子MIMO天线端口隔离度较高，完全能够满足实际应用要求。此外，本专利技术计的天线制作成本低，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。附图说明图1本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线结构透视图；图2本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线结构侧视图；图3本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线结构俯视图；图4本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线结构仰视图；图5本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线端口散射参数虽频率变化曲线图；图中a曲线表示天线单元端口反射系(S11/S22)数随频率变化曲线，(两个单元天线结构完全相同，以一个为例)，b曲线表示天线单元端口间端口传输系数(S12/S21)随频率变化曲线；图6本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线垂直于平面向上轴比随频率变化曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。为了解决单频天线的局限，及极化方式单一的缺点，增加天线谐振频率和极化方式，本申请在微带馈电单极子天线末端加载一个由电容C和电感L构成的复合左右手传输线结构，将天线变为一个双频双极化天线。在此基础上，将上述单元天线布置于一块矩形介质基板两侧，构成一个二单元MIMO天线，因为极化方向不同，两个单元天线间端口耦合系数较小。参见图1-4，本专利技术基于复合左右手传输线结构双频双极化二单元MIMO天线由一块具有一定厚度的矩形介质基板10、一块矩形金属接地板11、两个加载复合左右手传输线结构的天线单元组成。两个天线单元分别由第一馈电矩形贴片12、第二馈电矩形贴片22，第一水平导线矩形贴片13、第二水平导线矩形贴片15、第三水平导线矩形贴片23和第四水平导线矩形贴片25，第一竖直导线矩形贴片16和第二竖直导线矩形贴片26，第一平行板电容器贴片14和第一下表面矩形金属贴片17以及第二平行板电容器贴片24和第二下表面矩形金属贴片27组成。两个天线单元关于矩形介质板10长边的中轴线呈镜像对称布置。本专利技术的双频双极化二单元MIMO天线结构制作过程如下：在一块具有一定厚度的FR4介质基板10下表面下边沿附近印刷一个矩形金属接地板11，接地板的长与介质基板的长相同，接地板的宽约为介质基板宽度的五分之一。在介质基板10的上表面右侧下边沿处，印刷一个第一馈电矩形贴片12，第一馈电矩形贴片12的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，其特征在于：包括两个相对独立的第一天线单元和第二天线单元，两个天线单元共用同一块矩形介质板(10)和同一块矩形金属接地板(11)，矩形金属接地板(11)是一个印刷于矩形介质板(10)上下两个表面边缘处的金属结构；在矩形介质板(10)的上表面，第一天线单元包括垂直连接在矩形金属接地板(11)上的第一馈电矩形贴片(12)以及依次连接在第一馈电矩形贴片(12)末端的第一水平导线矩形贴片(13)和第一平行板电容器贴片(14)，在矩形介质板(10)的下表面，第一天线单元包括与第一平行板电容器贴片(14)位置相同的第一下表面矩形金属贴片(17)，第一下表面矩形金属贴片(17)向两个天线单元之间连接第二水平导线矩形贴片(15)，第二水平导线矩形贴片(15)的末端连接第一竖直导线矩形贴片(16)，第一竖直导线矩形贴片(16)的末端连接回矩形金属接地板(11)；所述的第一下表面矩形金属贴片(17)形成第一平行板电容器贴片(14)的极板，所述的第一水平导线矩形贴片(13)、第二水平导线矩形贴片(15)以及第一竖直导线矩形贴片(16)形成导线电感；第二天线单元的结构与第一天线单元相同，并且两个天线单元关于矩形介质板(10)长边的中轴线呈镜像对称布置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于复合左右手传输线结构的双频双极化二单元MIMO天线，其特征在于：包括两个相对独立的第一天线单元和第二天线单元，两个天线单元共用同一块矩形介质板(10)和同一块矩形金属接地板(11)，矩形金属接地板(11)是一个印刷于矩形介质板(10)上下两个表面边缘处的金属结构；在矩形介质板(10)的上表面，第一天线单元包括垂直连接在矩形金属接地板(11)上的第一馈电矩形贴片(12)以及依次连接在第一馈电矩形贴片(12)末端的第一水平导线矩形贴片(13)和第一平行板电容器贴片(14)，在矩形介质板(10)的下表面，第一天线单元包括与第一平行板电容器贴片(14)位置相同的第一下表面矩形金属贴片(17)，第一下表面矩形金属贴片(17)向两个天线单元之间连接第二水平导线矩形贴片(15)，第二水平导线矩形贴片(15)的末端连接第一竖直导线矩形贴片(16)，第一竖直导线矩形贴片(16)的末端连接回矩形金属接地板(11)；所述的第一下表面矩形金属贴片(17)形成第一平行板电容器贴片(14)的极板，所述的第一水平导线矩形贴片(13)、第二水平导线矩形贴片(15)以及第一竖直导线矩形贴片(16)形成导线电感；第二天线单元的结构与第一天线单元相同，并且两个天线单元关于矩形介质板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海雄，张雅琼，崔娟娟，冯治东，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61