基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板、矩形介质基板，该矩形介质基板的上表面上设置第一贴片天线、第二贴片天线以及微带谐振器，各天线与微带谐振器相耦合的边到微带谐振器的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线、第二贴片天线上分别设置第一输入端口、第二输入端口，所述微带谐振器的中心位置一侧设有方形枝节，方形枝节中心设有金属化过孔；第一贴片天线到第二贴片天线的耦合与第一贴片天线经微带谐振器后再到第二贴片天线的耦合等幅反向。本发明专利技术具有结构紧凑、低剖面、高性能等优点，适用于MIMO通信系统。

Low profile miniaturized decoupling structure based on patch MIMO antenna

【技术实现步骤摘要】
基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构
本专利技术属于微波无源器件
，特别涉及一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构。
技术介绍
在MIMO天线系统的设计中，多天线单元通常布置在有限的空间内，相邻天线单元之间的强烈的相互耦合形成了较大的电磁干扰，从而影响MIMO系统的工作性能。另一方面，贴片天线由于其低剖面、易于集成和形式多样化的性能，是MIMO系统中最典型的天线形式之一。为了充分利用贴片天线的优势，设计一种结构紧凑、低剖面、高性能的贴片天线去耦结构具有非常重要的应用价值。近年来，研究者对多种去耦结构设计方法进行了研究。在文献1(K.-L.Wu,C.Wei,X.Mei,andZ.-Y.Zhang,“Array-antennadecouplingsurface,”IEEETrans.AntennasPropag.,vol.65,no.12,pp.6728–6738,Dec.2017.)中，引入了一个由多个金属反射贴片组成的阵列天线去耦表面(ADS)来抑制贴片天线的互耦，ADS被放置在天线阵的上方距离超过0.25λ0的位置，以创建一个新的反射信号来抵消相邻天线单元的耦合信号,从而提高天线端口之间的隔离。然而ADS等上层反射结构会使得天线的剖面增高，没有充分利用上贴片天线的低剖面优势，在一些低剖面要求较高的环境中就不太适用。在文献2(Y.Zhang,S.Zhang,J.LiandG.F.Pedersen,"ATransmission-Line-BasedDecouplingMethodforMIMOAntennaArrays,"inIEEETransactionsonAntennasandPropagation,vol.67,no.5,pp.3117-3131,May2019.)中，天线下方增加了一层介质来加载T型去耦网络，该去耦网络是将补偿后的传输线部署在每一对天线的馈线上，实现纯虚数的传输导纳，然后通过引入的两条传输线之间的并联反应来抵消这个传输导纳，最终实现隔离的增强。然而，去耦网络的设计往往是复杂的，为了获得良好的去耦性能，必须对去耦网络进行综合优化。同时，去耦网络需要在地板层下方再增加一层介质用于加载去耦网络层，会增大天线的剖面。在文献3(Z.Niu,H.Zhang,Q.ChenandT.Zhong,"IsolationEnhancementfor1×3CloselySpacedE-PlanePatchAntennaArrayUsingDefectGroundStructureandMetal-Vias,"inIEEEAccess,vol.7,pp.119375-119383,2019.)中，引入了DGS来增强紧密靠近的1×3的E面贴片天线阵的隔离。在地板足够大的前提下，通过对地开槽可以获得较好的去耦性能。然而在地板开槽会带来不必要的背向辐射，同时对地板的大小有一定的要求。总之，现有技术存在的问题是：贴片MIMO天线去耦结构在实现性能良好的前提下较难同时满足结构紧凑、低剖面等要求，不利于贴片MIMO天线在实际应用中的推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种结构紧凑、低剖面、高性能的贴片MIMO天线去耦结构。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板、矩形介质基板，该矩形介质基板的上表面上设置第一贴片天线、第二贴片天线以及微带谐振器，各天线与微带谐振器相耦合的边到微带谐振器的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线、第二贴片天线上分别设置第一输入端口、第二输入端口，所述微带谐振器的中心位置一侧设有方形枝节，方形枝节中心设有金属化过孔；第一贴片天线到第二贴片天线的耦合与第一贴片天线经微带谐振器后再到第二贴片天线的耦合等幅反向。进一步地，所述第一贴片天线、第二贴片天线的结构相同，且关于矩形介质基板的轴线对称设置。进一步地，所述微带谐振器关于两贴片天线的对称轴对称设置，且位于相对两贴片天线的同一侧。进一步地，所述第一贴片天线、第二贴片天线均为矩形结构，且其长边与介质基板的长边平行。进一步地，所述第一输入端口、第二输入端口分别位于第一贴片天线、第二贴片天线的中轴线上。进一步地，所述第一输入端口到第一贴片天线中心的距离和第二输入端口到第二贴片天线中心的距离相同。进一步地，所述方形枝节位于微带线谐振器上远离第一贴片天线和第二贴片天线的一侧。进一步地，所述第一输入端口和第二输入端口均通过SMA信号探针进行馈电，分别对第一贴片天线、第二贴片天线输入信号。进一步地，所述微带线谐振器为二分之一波长微带线。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)该去耦结构是单层设计，并且没有在地板上开槽，可以很好的利用贴片天线低剖面优势的同时不增加其背向辐射；2)去耦结构位于天线单元侧面，不会增加天线单元的间距，结构紧凑，有利于小型化的实现；3)较小的去耦结构有利于多单元贴片MIMO天线的集成设计。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为一个实施例中基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构的立体结构示剖析图。图2为一个实施例中基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构的侧视图。图3为一个实施例中基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构的尺寸示意图。图4为一个实施例中参数仿真图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在一个实施例中，结合图1和图2，提供了一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板1、矩形介质基板2，该矩形介质基板2的上表面上设置第一贴片天线3、第二贴片天线4以及微带谐振器7，各天线与微带谐振器7相耦合的边到微带谐振器7的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线3、第二贴片天线4上分别设置第一输入端口5、第二输入端口6，所述微带谐振器7的中心位置一侧设有方形枝节9，方形枝节9中心设有金属化过孔8；第一贴片天线3到第二贴片天线4的耦合与第一贴片天线3经微带谐振器7后再到第二贴片天线4的耦合等幅反向。进一步优选地，在其中一个实施例中，所述第一贴片天线3、第二贴片天线4的结构相同，且关于矩形介质基板2的轴线对称设置。进一步优选地，在其中一个实施例中，所述微带谐振器7关于两贴片天线的对称轴对称设置，且位于相对两贴片天线的同一侧。进一步优选地，在其中一个实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，其特征在于，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板(1)、矩形介质基板(2)，该矩形介质基板(2)的上表面上设置第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)以及微带谐振器(7)，各天线与微带谐振器(7)相耦合的边到微带谐振器(7)的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)上分别设置第一输入端口(5)、第二输入端口(6)，所述微带谐振器(7)的中心位置一侧设有方形枝节(9)，方形枝节(9)中心设有金属化过孔(8)；第一贴片天线(3)到第二贴片天线(4)的耦合与第一贴片天线(3)经微带谐振器(7)后再到第二贴片天线(4)的耦合等幅反向。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，其特征在于，所述去耦结构包括由下至上依次设置的金属接地板(1)、矩形介质基板(2)，该矩形介质基板(2)的上表面上设置第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)以及微带谐振器(7)，各天线与微带谐振器(7)相耦合的边到微带谐振器(7)的距离相等，且耦合强度相等；所述第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)上分别设置第一输入端口(5)、第二输入端口(6)，所述微带谐振器(7)的中心位置一侧设有方形枝节(9)，方形枝节(9)中心设有金属化过孔(8)；第一贴片天线(3)到第二贴片天线(4)的耦合与第一贴片天线(3)经微带谐振器(7)后再到第二贴片天线(4)的耦合等幅反向。


2.根据权利要求1所述的基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，其特征在于，所述第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)的结构相同，且关于矩形介质基板(2)的轴线对称设置。


3.根据权利要求2所述的基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，其特征在于，所述微带谐振器(7)关于两贴片天线的对称轴对称设置，且位于相对两贴片天线的同一侧。


4.根据权利要求3所述的基于贴片MIMO天线的低剖面小型化去耦结构，其特征在于，所述第一贴片天线(3)、第二贴片天线(4)均为矩形结构，且其长边与介质...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴天齐，祝雷，王建朋，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32