【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信与天线，具体的，涉及一种基于超材料的小型化多输入多输出天线。
技术介绍
1、随着5g技术的发展，移动通信系统的信息传输量呈指数增长趋势，但是目前移动终端设备的通信系统及传输系统的技术无法支持大信息量的需求，因此，提高手持移动终端设备天线的性能对5g技术的进一步发展起到至关重要的作用。目前，5g频段分为6ghz以下波段及30ghz以上波段，现有技术中，多输入多输出技术即mimo技术利用大量的单元组成天线阵列可实现更高的传输速率，但是将mimo技术应用在手机天线中，集成多个类似的天线单元时，手机的空间将会不足，且各种结构中金属的部分会对手机内部集成的天线产生很大的信号干扰，进而影响移动通信终端的性能。
2、同时，近年来，随着电子设备和通信系统的便携程度不断提高，移动终端的小型化趋势日益明显，终端内的天线尺寸也必须相应地减小，而天线尺寸的减小势必造成天线阵列间隔离度的缩小，而隔离度的缩小提高天线阵列间彼此的信号干扰，从而造成移动终端通信性能的降低。
3、同时现有技术中对移动通信终端中的天线进行小型化的方式主要有：弯折曲线结构：所述弯折曲线结构通过将传统直线天线弯折成特定的形状，从而改变天线的辐射模式和电性能，所述弯折曲线结构的优点是小型化效果好、宽频带特性好，但同时也存在机械强度差、制造难度大等缺点；缝隙天线：在同轴线、导管、空腔、曲面导体开一条或数条缝隙，虽然缝隙天线可以实现天线的小型化，但也存在辐射效率不高、带宽较窄、成本较高等缺点；l型馈电结构：利用容性耦合馈电机制，克服了传统的探针
4、近年来，因电磁超材料具有自然界中不具备的电磁特性而备受关注，如人工磁导体结构具有在特定频率范围内对平面波呈同相位反射的电磁特性，既可作为天线的地板，也可作为一种直接辐射单元，能够突破传统天线的结构与性能极限，对于改善天线的性能具有重要的实质意义。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，提高天线的小型化及工作频率，进而提高天线的通信性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术公开了一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，包括：介质基板，紧贴所述介质基板的上表面的超材料阵列及与所述超材料阵列间隔预设距离且相对设置的波导；
3、其中，所述介质基板的上表面设置有若干个天线阵元；其中，所述若干个天线阵元包括第一多频微带天线阵元、第二多频微带天线阵元及若干个第三单频微带天线阵元；
4、所述超材料阵列与所述介质基板的边缘构成了若干个独立的空间；其中，所述若干个独立的空间中每一个独立的空间包含一个天线阵元；其中所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元设置于对角的独立的空间中。
5、本专利技术公开的一种基于超材料的多输入多输出天线首先在所述介质基板的上表面设置了超材料阵列及在与所述超材料阵列相隔预设距离及相对方向上设置了波导，以使根据所述波导及所述超材料阵列减小天线中的耦合效应及低增益，提高天线的辐射性能，接着根据所述超材料阵列与所述介质的边缘形成的若干个独立的空间，在每一个独立的空间中设置一个天线阵元，通过所述多个空间中对应的多个天线阵元进行多端口信号的输入输出，提高天线的工作频率，进而提高通信的性能，进一步的，所述天线阵元中包括设置于对角独立空间中的第一多频微带天线阵元及第二多频微带天线阵元，以使通过所述多频微带天线阵元进行5g频段的信号接收要求，提高所述天线通信性能。
6、作为优选例子，所述介质基板采用耐燃环氧树脂材料。
7、本专利技术利用耐燃环氧树脂材料构建所述介质基板，利用环氧树脂材料的黏合性强的特点将所述天线阵元及所述超材料结构固定在所述介质基板的表面，提高所述天线的稳定性，利用环氧树脂材料的耐燃性提高所述天线运行的安全性，进而提高天线的通讯性能。
8、作为优选例子，所述波导与所述超材料阵列的结构一致。
9、本专利技术设置所述波导与所述超材料阵列的结构一致，使得提高基于超材料的小型化输入输出天线的增益，提高天线的辐射性能。
10、作为优选例子，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用中心对称的方式设置所述第一多频微带天线阵元、所述第二多频微带天线阵元及所述若干个第三单频微带天线阵元。
11、本专利技术将天线呈中心对称设置，改变天线极化方式，可有效提高天线频段的增益。
12、作为优选例子，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用同轴线馈电的天线馈电方式。
13、本专利技术基于所述波导结构与所述超材料结构的形状一致采用同轴馈电的方式便于提高所述超材料及所述波导对所述天线的解耦，进而提高天线的辐射性能。
14、作为优选例子，所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元对应的每一个独立的空间中的介质基板上开有一个凹形开槽。
15、本专利技术在多频微带天线阵元对应的独立空间中的介质基板上开设凹形开槽，通过所述开槽面积的增大降低天线的自耦合，提高天线的辐射性能。
16、作为优选例子，所述若干个第三单频微带天线阵元中每一个第三单频微带天线阵元对应的独立的空间中的介质基板上开有一个l形开槽。
17、本专利技术在不同的天线阵元所在的独立空间中的介质基板上开有不同类型的开槽，以降低不同天线内部产生的耦合效应，提高天线的辐射性能，进而提高天线的通信性能。
18、作为优选例子，所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元分别包含1.8ghz频段和3.5ghz频段。
19、本专利技术中所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元属于双频辐射单元，通过设置上述两个阵元分别包含1.8ghz和3.5ghz，可以实现阻抗匹配减少反射的最佳距离，提高天线的辐射性能。
20、作为优选例子，所述若干个第三单频微带天线阵元中每一个第三单频微带天线阵元包含2.6ghz频段。
21、本专利技术设置所述天线阵元中包含不同类型的工作频带，通过所述天线阵元中包含的1.8ghz、3.5ghz频段及2.6ghz频段，以覆盖fdd波段和tdd波段中的部分频段，保证天线的信号接收能力，提高所述天线的通信性能。
22、作为优选例子，所述第一多频微带天线阵元、第二多频微带天线阵元及若干个第三单频微带天线阵元分别通过调节馈电点的位置控制天线阵元的谐振频率为所述1.8ghz频段、3.5ghz频段及2.6ghz频段。
23、本专利技术通过调节所述馈电点的位置实现天线的阻抗匹配，提高天线的辐射性能。
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1.一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述介质基板采用耐燃环氧树脂材料。
3.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述波导与所述超材料阵列的结构一致。
4.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用中心对称的方式设置所述第一多频微带天线阵元、所述第二多频微带天线阵元及所述若干个第三单频微带天线阵元。
5.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用同轴线馈电的天线馈电方式。
6.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元对应的每一个独立的空间中的介质基板上开有一个凹形开槽。
7.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述若干个第三单频
8.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元分别包含1.8GHz频段和3.5GHz频段。
9.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述若干个第三单频微带天线阵元中每一个第三单频微带天线阵元包含2.6GHz频段。
10.如权利要求8所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述第一多频微带天线阵元、第二多频微带天线阵元及若干个第三单频微带天线阵元分别通过调节馈电点的位置控制天线阵元的谐振频率为所述1.8GHz频段、3.5GHz频段及2.6GHz频段。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述介质基板采用耐燃环氧树脂材料。
3.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述波导与所述超材料阵列的结构一致。
4.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用中心对称的方式设置所述第一多频微带天线阵元、所述第二多频微带天线阵元及所述若干个第三单频微带天线阵元。
5.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述基于超材料的小型化多输入多输出天线采用同轴线馈电的天线馈电方式。
6.如权利要求1所述的一种基于超材料的小型化多输入多输出天线，其特征在于，所述第一多频微带天线阵元及所述第二多频微带天线阵元对应的每一个独立的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周文颖，逯迈，李宇新，许进京，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：
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