超宽带MIMO天线以及可穿戴设备制造技术

本实用新型专利技术公开了超宽带MIMO天线以及可穿戴设备，解决了现有技术中的MIMO天线的系统尺寸大、隔离性能差以及难以与可穿戴设备中的其它器件相集成的技术问题。超宽带MIMO天线，包括介质基板和分别位于介质基板的顶面和底面的金属辐射片和金属地，所述金属辐射片包括两个间隔排列的矩形辐射片；在介质基板的顶面还设有：隔离结构，所述隔离结构设于两个矩形辐射片之间；所述隔离结构两端延伸至介质基板的边缘；所述隔离结构包括超材料；馈电结构，所述馈电结构包括两个微带线，所述微带线的一端与矩形辐射片连接，另一端延伸至介质基板的边缘处。缘处。缘处。

【技术实现步骤摘要】
超宽带MIMO天线以及可穿戴设备


[0001]本技术涉及MIMO天线的
，具体而言，涉及超宽带MIMO天线以及可穿戴设备。

技术介绍

[0002]近年来，可穿戴设备不断涌现，主要用于运动健康、娱乐休闲、医疗辅助等领域。可穿戴设备可嵌入到头盔、眼镜、手环、手表、服装等日常穿戴中。在可穿戴设备中，可穿戴天线起到数据传输的媒介作用，它的性能的优劣直接影响整个系统的性能。在可穿戴天线中，宽带MIMO天线能提供极高的数据速率并排除干扰，增加系统的可靠性和信道容量，因而越来越受到关注。可穿戴天线除实现发射和接收信号的基本功能之外，还需要满足穿戴者的舒适度并保障穿戴者的安全。
[0003]《基于特征模的可穿戴MIMO天线》(出处：微波学报)公开了一种用于多输入多输出天线系统的可穿戴的单极子天线，该天线的
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10dB带宽能覆盖FCC规定的UWB频段3.1
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10.6GHz，并利用桥连开口谐振环(BridgedSplitRingResonator，BSRR)结构来降低两个单极子天线间的耦合，天线间的隔离大于
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20dB。但是，该天线存在以下缺点：1)采用两个分离的单极子天线，天线地面没有连在一起，不易与其它器件的集成；2)天线间的距离较远，尺寸较大，不易实现可穿戴设备的紧凑性；3)通过优化两组开口环的距离和尺寸来改善天线的隔离，不如多隔离技术的效果显著。

技术实现思路

[0004]本技术的主要目的在于提供一种超宽带MIMO天线以及可穿戴设备，以解决现有技术中的MIMO天线的系统尺寸大、隔离性能差以及难以与可穿戴设备中的其它器件相集成的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，根据本技术的第一个方面，提供了超宽带MIMO天线，技术方案如下：
[0006]超宽带MIMO天线，包括介质基板和分别位于介质基板的顶面和底面的金属辐射片和金属地，所述金属辐射片包括两个间隔排列的矩形辐射片；在介质基板的顶面还设有：隔离结构，所述隔离结构设于两个矩形辐射片之间；所述隔离结构两端延伸至介质基板的边缘；所述隔离结构包括超材料；馈电结构，所述馈电结构包括两个微带线，所述微带线的一端与矩形辐射片连接，另一端延伸至介质基板的边缘处。
[0007]作为本技术第一方面的进一步改进，两个矩形辐射片的中心的连线与介质基板的中线重合。
[0008]作为本技术第一方面的进一步改进，所述隔离结构包括至少两个间隔排列的环形超材料以及将所有环形超材料串接的矩形金属片，所述矩形金属片的两端延伸至介质基板的边缘处。
[0009]作为本技术第一方面的进一步改进，所述矩形金属片设于介质基板的中部，
两个矩形辐射片对称设于矩形金属片的两侧。
[0010]作为本技术第一方面的进一步改进，所述矩形金属片的中线与环形超材料的直径重合。
[0011]作为本技术第一方面的进一步改进，所述环形超材料为四个，且呈等间距、对称排列。
[0012]作为本技术第一方面的进一步改进，所述微带线为50欧姆的馈电微带线。
[0013]作为本技术第一方面的进一步改进，所述金属地包括：矩形地，所述矩形地的两个短边和一个长边均延伸至介质基板的边缘处；T形地，所述T形地的下端与矩形地的另一个长边连接，上端延伸至介质基板的边缘处。
[0014]作为本技术第一方面的进一步改进，所述T形地设于介质基板的中部。
[0015]为了实现上述目的，根据本技术的第二个方面，提供了可穿戴设备，技术方案如下：
[0016]可穿戴设备，包括上述第一方面所述的超宽带MIMO天线。
[0017]本技术的超宽带MIMO天线可以具有以下优点：
[0018]首先，本技术使用共地双天线技术，即通过使双天线(即两个矩形辐射片)及隔离结构共用地平面，而不是单独用多个地平面，使本技术的MIMO天线更易于与可穿戴设备中的其它器件集成。
[0019]其次，现有技术常使用二维超材料阵列来改善天线的隔离，虽然与使用二维超材料阵列结构相比，使用一维超材料结构的天线的隔离度可能会有所下降，但是比使用二维超材料阵列的天线具有更小的尺寸。为此，本技术一方面使用一维超材料结构来降低MIMO天线的尺寸，另一方面通过一维超材料结构和金属地的寄生分支的结合来改善MIMO天线的隔离度，从而既改善了MIMO天线的隔离性能，又能缩小其尺寸。尤其是当金属地采用T形地分支技术时，MIMO天线隔离效果得到显著改善。
[0020]经验证，本技术的超宽带MIMO天线不仅兼顾了隔离度和结构紧凑性，而且是超宽带天线，工作频段覆盖FCC规定的UWB频段(3.1～10.6GHz)，在UWB频带内天线间的隔离度均高于
‑
20dB，并且，具有极高的频谱利用率，能够在不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量，且信道可靠性极大增加。因此，本技术的超宽带MIMO天线非常适合应用在可穿戴设备中，当然也可用于其它超宽带系统。
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
[0022]构成本技术的一部分的附图用来辅助对本技术的理解，附图中所提供的内容及其在本技术中有关的说明可用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。
[0023]在附图中：
[0024]图1为本技术的超宽带MIMO天线的实施例的侧视图。
[0025]图2为本技术的超宽带MIMO天线的实施例中顶面的结构示意图。
[0026]图3为本技术的超宽带MIMO天线的实施例中底面的结构示意图。
[0027]图4为本技术的超宽带MIMO天线馈电时的回波损耗和隔离图。
[0028]图5为本技术的超宽带MIMO天线在3.5GHz处的二维远场增益方向图。
[0029]图6为本技术的超宽带MIMO天线在5.8GHz处的二维远场增益方向图。
[0030]图7为本技术的超宽带MIMO天线在8.5GHz处的二维远场增益方向图。
[0031]上述附图中的有关标记为：
[0032]110
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金属辐射片，111
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矩形辐射片，120
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隔离结构，121
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环形超材料，122
‑
矩形金属片，130
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馈电结构，131
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微带线，200
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介质基板，300
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金属地，310
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矩形地，320
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T形地。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超宽带MIMO天线，包括介质基板(200)和分别位于介质基板(200)的顶面和底面的金属辐射片(110)和金属地(300)，其特征在于：所述金属辐射片(110)包括两个间隔排列的矩形辐射片(111)；在介质基板(200)的顶面还设有：隔离结构(120)，所述隔离结构(120)设于两个矩形辐射片(111)之间；所述隔离结构(120)两端延伸至介质基板(200)的边缘；所述隔离结构(120)包括超材料；馈电结构(130)，所述馈电结构(130)包括两个微带线(131)，所述微带线(131)的一端与矩形辐射片(111)连接，另一端延伸至介质基板(200)的边缘处。2.如权利要求1所述的超宽带MIMO天线，其特征在于：两个矩形辐射片(111)的中心的连线与介质基板(200)的中线重合。3.如权利要求1所述的超宽带MIMO天线，其特征在于：所述隔离结构(120)包括至少两个间隔排列的环形超材料(121)以及将所有环形超材料(121)串接的矩形金属片(122)，所述矩形金属片(122)的两端延伸至介质基板(200)的边缘处。4.如权利要求3所述的超宽带MIMO天线，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娟，李荣强，陈东，冯宇，李志宏，钟志威，唐泽平，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：新型
国别省市：