【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及印刷天线的，尤其是指一种基于模式共谐振的三频去耦可重构mimo印刷天线及其设计方法。
技术介绍
1、无线通信技术的快速发展迎来了信息吞吐量的爆炸式增长，同时也使得频谱资源越来越紧张。多输入多输出系统能够提高信息吞吐量，而成为了一种重要的技术。作为无线通信系统的重要部件之一，天线决定着整个通信系统的质量。同时，随着印刷电路板(printed circuit board，pcb)技术的快速发展，使得印刷天线具有易于加工、低剖面和易于集成多种电路的优点，可广泛应用于多种无线通信场景中。
2、由于多输入多输出系统中包含了多个天线，各个单元之间会产生强烈的互耦，将会严重降低天线的性能。在目前的研究中，有多种方法可以降低互耦，包括中和线、缺陷地及去耦网络等方法。然而当前的方法往往只能对一两个频段去耦，且天线结构设计好了之后，工作及去耦频段就被固定了，无法实现工作频段的灵活切换。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种基于模式共谐振的三频去耦可重构mimo印刷天线及其设计方法，可以实现多个工作频段的重构，并且都能达到高隔离效果，具有多频带、去耦可重构、平面易集成等优势。
2、为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种三频去耦可重构mimo印刷天线，包括介质基板、第一矩形环辐射体、第二矩形环辐射体、可重构谐振器、第一微带馈线、第二微带馈线、第一馈电端口、第二馈电端口和接地板；所述第一矩形环辐射体和第二矩形环辐射体关于
3、进一步，所述第一矩形环辐射体内部加载有第一t形枝节和第二t形枝节，所述第一矩形环辐射体与第一微带馈线连接，并通过第一馈电端口馈电；第二矩形环辐射体内部加载有第三t形枝节和第四t形枝节，所述第二矩形环辐射体与第二微带馈线连接，并通过第二馈电端口馈电；所述第一t形枝节和第二t形枝节、第三t形枝节和第四t形枝节均关于介质基板的中心线对称分布，且该中心线垂直于第一矩形环辐射体和第二矩形环辐射体的对称中心线。
4、进一步，所述可重构谐振器被印刷在介质基板上表面的部分包含第一l形枝节、第二l形枝节、倒u形谐振器、竖直枝节、第一pin二极管、第二pin二极管、第三pin二极管和第四pin二极管，所述倒u形谐振器位于第一l形枝节和第二l形枝节之间，所述第一l形枝节和第二l形枝节关于倒u形谐振器的中心线对称分布，并与第一矩形环辐射体和第二矩形环辐射体同一对称中心线，所述第一l形枝节的水平部分连接第一矩形环辐射体，其竖直部分的两端分别通过第一pin二极管和第三pin二极管与倒u形谐振器的邻近竖直部分的两端连接，所述第二l形枝节的水平部分连接第二矩形环辐射体，其竖直部分的两端分别通过第二pin二极管和第四pin二极管与倒u形谐振器的邻近竖直部分的两端连接，所述竖直枝节与倒u形谐振器的水平部分中心连接，并刻蚀有倒t形缝隙；所述可重构谐振器被印刷在介质基板下表面的部分包含接地竖直枝节、第五pin二极管、第六pin二极管和第七pin二极管，所述接地竖直枝节与接地板的中心连接，所述接地竖直枝节上从金属柱往接地板的方向依次间隔分布有第五pin二极管、第六pin二极管和第七pin二极管。
5、进一步，为了保持对称结构，所述第一pin二极管和第二pin二极管、第三pin二极管和第四pin二极管分别需要保持相同状态；当所述第一馈电端口作为发射端口时，所述第二馈电端口作为接收端口；当所述第二馈电端口作为发射端口时，所述第一馈电端口作为接收端口。
6、进一步，当所述第一pin二极管和第二pin二极管导通、所述第三pin二极管和第四pin二极管断开，所述第五pin二极管导通、所述第六pin二极管断开、所述第七pin二极管导通时，mimo印刷天线以高隔离度工作在2.81ghz，称为第一重构模式。
7、进一步，当所述第一pin二极管和第二pin二极管导通、所述第三pin二极管和第四pin二极管导通、所述第五pin二极管导通、所述第六pin二极管断开、所述第七pin二极管导通时，mimo印刷天线以高隔离度工作在2.81ghz，称为第二重构模式。
8、进一步，当所述第一pin二极管和第二pin二极管断开、所述第三pin二极管和第四pin二极管导通、所述第五pin二极管断开、所述第六pin二极管导通、所述第七pin二极管导通时，mimo印刷天线以高隔离度工作在2.7ghz，称为第三重构模式。
9、进一步，当所述第一pin二极管和第二pin二极管断开、所述第三pin二极管和第四pin二极管断开、所述第五pin二极管导通、所述第六pin二极管导通、所述第七pin二极管断开时，mimo印刷天线以高隔离度工作在2.2ghz，称为第四重构模式。
10、本专利技术也提供了一种上述三频去耦可重构mimo印刷天线的设计方法，包括以下步骤：
11、1)选择矩形环结构作为mimo印刷天线的辐射体；
12、2)设计可重构谐振器的水平部分，并添加多个pin二极管且控制不同的导通或断开状态，使其在差模激励下，mimo印刷天线能工作在多个频段；
13、3)设计可重构谐振器的竖直部分，并添加多个pin二极管且控制不同的导通或断开状态，使其在共模激励下，mimo印刷天线能工作在多个频段；
14、4)对应差模激励下mimo印刷天线工作的每个频段，调整共模激励中竖直部分多个pin二极管的导通或断开状态，使得mimo印刷天线在每个频段的差模激励和共模激励在同一频率谐振，且反射系数曲线相近；
15、5)激励mimo印刷天线中的一个端口，另一个端口接50欧姆负载，并控制不同pin二极管的导通或断开状态，验证是否能在多个工作频段之间切换且保持高隔离度；
16、6)使用电磁全波商业仿真软件cst对mimo印刷天线的辐射体和可重构谐振器的各个参数进行优化，以使mimo印刷天线达到最佳性能。
17、进一步，所述mimo印刷天线的两个端口具有对称性，所述共模激励表示的是两个端口同时以振幅和相位相同的馈源激励，所述差模激励表示的是两个端口同时以振幅相同，相位相反的馈源激励，mimo印刷天线的s参数及共模、差模反射系数的关系表示为：
18、s11＝(scm+sdm)/2(1)
19、s21＝(scm-sdm)/2 (2)
20、式中，s11代表mimo印刷天线的反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，包括介质基板(1)、第一矩形环辐射体(21)、第二矩形环辐射体(22)、可重构谐振器(14)、第一微带馈线(101)、第二微带馈线(102)、第一馈电端口(111)、第二馈电端口(112)和接地板(13)；所述第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)关于介质基板(1)的中心线对称分布，并采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的上表面，所述接地板(13)采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的下表面；所述可重构谐振器(14)采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的上、下表面，并通过金属柱(4)相连接；所述可重构谐振器(14)分别与第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)的邻边中心连接；所述可重构谐振器(14)包含多个PIN二极管，并通过外部电路控制导通与断开，多种PIN二极管导通和断开的组合方式能够使得MIMO印刷天线在不同的频率工作，并实现高隔离度的可重构特性。
2.根据权利要求1所述的一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，所述第一矩形环辐射体(21)内部加载有第一T形枝节(31)和第二T形枝
3.根据权利要求2所述的一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，所述可重构谐振器(14)被印刷在介质基板(1)上表面的部分包含第一L形枝节(71)、第二L形枝节(72)、倒U形谐振器(9)、竖直枝节(5)、第一PIN二极管(81)、第二PIN二极管(82)、第三PIN二极管(83)和第四PIN二极管(84)，所述倒U形谐振器(9)位于第一L形枝节(71)和第二L形枝节(72)之间，所述第一L形枝节(71)和第二L形枝节(72)关于倒U形谐振器(9)的中心线对称分布，并与第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)同一对称中心线，所述第一L形枝节(71)的水平部分连接第一矩形环辐射体(21)，其竖直部分的两端分别通过第一PIN二极管(81)和第三PIN二极管(83)与倒U形谐振器(9)的邻近竖直部分的两端连接，所述第二L形枝节(72)的水平部分连接第二矩形环辐射体(22)，其竖直部分的两端分别通过第二PIN二极管(82)和第四PIN二极管(84)与倒U形谐振器(9)的邻近竖直部分的两端连接，所述竖直枝节(5)与倒U形谐振器(9)的水平部分中心连接，并刻蚀有倒T形缝隙(6)；所述可重构谐振器(14)被印刷在介质基板(1)下表面的部分包含接地竖直枝节(12)、第五PIN二极管(85)、第六PIN二极管(86)和第七PIN二极管(87)，所述接地竖直枝节(12)与接地板(13)的中心连接，所述接地竖直枝节(12)上从金属柱(4)往接地板(13)的方向依次间隔分布有第五PIN二极管(85)、第六PIN二极管(86)和第七PIN二极管(87)。
4.根据权利要求3所述的一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，为了保持对称结构，所述第一PIN二极管(81)和第二PIN二极管(82)、第三PIN二极管(83)和第四PIN二极管(84)分别需要保持相同状态；当所述第一馈电端口(71)作为发射端口时，所述第二馈电端口(72)作为接收端口；当所述第二馈电端口(72)作为发射端口时，所述第一馈电端口(71)作为接收端口。
5.根据权利要求4所述的一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，当所述第一PIN二极管(81)和第二PIN二极管(82)导通、所述第三PIN二极管(83)和第四PIN二极管(84)断开，所述第五PIN二极管(85)导通、所述第六PIN二极管(86)断开、所述第七PIN二极管(87)导通时，MIMO印刷天线以高隔离度工作在2.81GHz，称为第一重构模式。
6.根据权利要求5所述的一种三频去耦可重构MIMO印刷天线，其特征在于，当所述第一PIN二极管(81)和第二PIN二极管(82)导通、所述第三PIN二极管(83)和第四PIN二极管(84)导通、所述第五PIN二极管(85)导通、所述第六PIN二极管(86)断开、所述第七PIN二极管(87)导通时，MIMO印刷天线以高隔离度工作在2.81GHz，称为第...
【技术特征摘要】
1.一种三频去耦可重构mimo印刷天线，其特征在于，包括介质基板(1)、第一矩形环辐射体(21)、第二矩形环辐射体(22)、可重构谐振器(14)、第一微带馈线(101)、第二微带馈线(102)、第一馈电端口(111)、第二馈电端口(112)和接地板(13)；所述第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)关于介质基板(1)的中心线对称分布，并采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的上表面，所述接地板(13)采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的下表面；所述可重构谐振器(14)采用印刷电路工艺印刷在介质基板(1)的上、下表面，并通过金属柱(4)相连接；所述可重构谐振器(14)分别与第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)的邻边中心连接；所述可重构谐振器(14)包含多个pin二极管，并通过外部电路控制导通与断开，多种pin二极管导通和断开的组合方式能够使得mimo印刷天线在不同的频率工作，并实现高隔离度的可重构特性。
2.根据权利要求1所述的一种三频去耦可重构mimo印刷天线，其特征在于，所述第一矩形环辐射体(21)内部加载有第一t形枝节(31)和第二t形枝节(32)，所述第一矩形环辐射体(21)与第一微带馈线(101)连接，并通过第一馈电端口(111)馈电；第二矩形环辐射体(22)内部加载有第三t形枝节(33)和第四t形枝节(34)，所述第二矩形环辐射体(22)与第二微带馈线(102)连接，并通过第二馈电端口(112)馈电；所述第一t形枝节(31)和第二t形枝节(32)、第三t形枝节(33)和第四t形枝节(34)均关于介质基板(1)的中心线对称分布，且该中心线垂直于第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)的对称中心线。
3.根据权利要求2所述的一种三频去耦可重构mimo印刷天线，其特征在于，所述可重构谐振器(14)被印刷在介质基板(1)上表面的部分包含第一l形枝节(71)、第二l形枝节(72)、倒u形谐振器(9)、竖直枝节(5)、第一pin二极管(81)、第二pin二极管(82)、第三pin二极管(83)和第四pin二极管(84)，所述倒u形谐振器(9)位于第一l形枝节(71)和第二l形枝节(72)之间，所述第一l形枝节(71)和第二l形枝节(72)关于倒u形谐振器(9)的中心线对称分布，并与第一矩形环辐射体(21)和第二矩形环辐射体(22)同一对称中心线，所述第一l形枝节(71)的水平部分连接第一矩形环辐射体(21)，其竖直部分的两端分别通过第一pin二极管(81)和第三pin二极管(83)与倒u形谐振器(9)的邻近竖直部分的两端连接，所述第二l形枝节(72)的水平部分连接第二矩形环辐射体(22)，其竖直部分的两端分别通过第二pin二极管(82)和第四pin二极管(84)与倒u形谐振器(9)的邻近竖直部分的两端连接，所述竖直枝节(5)与倒u形谐振器(9)的水平部分中心连接，并刻蚀有倒t形缝隙(6)；所述可重构谐振器(14)被印刷在介质基板(1)下表面的部分包含接地竖直枝节(12)、第五pin二极管(85)、...
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