一种双极化天线及具有该双极化天线的MIMO天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种双极化天线，其包括第一馈线、第二馈线、第一金属片、第二金属片；第一馈线和第二馈线均通过耦合方式馈入所述第一金属片，第二金属片与第一金属片相对设置且与第一馈线和第二馈线二者之一电连接或者与第一馈线和第二馈线均电连接；第一金属片上镂空有微槽结构以在所述第一金属片上形成金属走线，所述双极化天线上设置有一个或多个供电子元件嵌入的预留空间。本实用新型专利技术双极化天线工作于低频时使得天线体积更小，性能更优良；同时本实用新型专利技术还在双极化天线上根据需要嵌入多个电子元件，能方便调节双极化天线的性能和所需响应的频段。另外，本实用新型专利技术还公开一种具有该双极化天线的MIMO天线，该MIMO天线具有高隔离度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于无线通信的双极化天线及具有该双极化天线的MIMO天线。
技术介绍
双极化天线是一种新型天线技术，传统的双极化天线是通过组合了 +45° 和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量；如一般GSM数字移动通信网的定向基站(三扇区)要使用9根天线，每个扇形使用3根天线(空间分集，一发两收)，如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线；同时由于在双极化天线中，士45°的极化正交性可以保证+45° 和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求(》30dB)，因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm ；另外，双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径 20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易。然而，随着半导体工艺的高度发展，对当今的电子系统集成度提出了越来越高的要求，器件的小型化成为了整个产业非常关注的技术问题。不同于IC芯片遵循“摩尔定律” 的发展，作为电子系统的另外重要组成一射频模块，却面临着器件小型化的高难度技术挑战。射频模块主要包括了混频、功放、滤波、射频信号传输、匹配网络与天线等主要器件。 其中，天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，针对现有双极化天线的上述不足，提出突破传统天线设计的框架，省去阻抗匹配网络的复杂设计，保证其小型化，适应面广并在低工作频段依然保持良好性能的双极化天线及具有该双极化天线的MIMO天线。本技术解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种双极化天线，其包括第一馈线、第二馈线、第一金属片、第二金属片；所述第一馈线和所述第二馈线均通过耦合方式馈入所述第一金属片，所述第二金属片与所述第一金属片相对设置且与所述第一馈线和所述第二馈线二者之一电连接或者与所述第一馈线和所述第二馈线均电连接；所述第一金属片上镂空有微槽结构以在所述第一金属片上形成金属走线，所述双极化天线上设置有一个或多个供电子元件嵌入的预留空间。进一步地，所述微槽结构包括互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构。进一步地，所述预留空间设置于所述第一馈线、所述第二馈线和/或所述微槽结构之上，和/或所述预留空间设置于所述第一馈线与相邻所述第一馈线的金属走线之间并连接所述第一馈线与相邻所述第一馈线的金属走线，和/或预留空间设置于所述第二馈线与相邻所述第二馈线的金属走线之间并连接所述第二馈线与相邻所述第二馈线的金属走线，和/或所述预留空间设置于所述微槽结构相邻槽形成的金属走线之上并连接所述相邻槽。进一步地，所述电子元件为感性电子元件、容性电子元件或电阻。进一步地，所述感性电子元件电感值范围为0至5uH。进一步地，所述容性电子元件电容值范围为0至2pF。进一步地，所述第一馈线还包括第一馈电点，所述第二馈线还包括第二馈电点，所述第一馈电点的馈电方向与所述第二馈电点的馈电方向相互垂直使得所述第一馈线和所述第二馈线分别对应于所述双极化天线的水平极化工作模式和垂直极化工作模式。进一步地，所述天线还包括填充于所述第一金属片与所述第二金属片之间的介质。进一步地，所述第二金属片过形成于所述介质上的金属化通孔与所述第一馈线和 /或所述第二馈线通电连接。本技术还提供一种MIMO天线，其包括多个如权利要求1所述的双极化天线， 所述多个双极化天线的每个第一馈线和每个第二馈线均各自接入接收/发射机，全部的所述接收/发射机均连接于基带信号处理器。本技术通过在各馈线相对面增设第二金属片使得馈线的辐射面积增大，当双极化天线工作于低频时使得天线体积更小，性能更优良；同时本技术还在双极化天线上根据需要嵌入多个电子元件，能方便调节双极化天线的性能和所需响应的频段。进一步地，本技术还公开一种具有该双极化天线的MIMO天线，该MIMO天线具有高隔离度。附图说明图1为本技术天线结构示意图；图2为本技术双极化天线第一较佳实施方式的结构示意图；图3为本技术双极化天线第二较佳实施方式的结构示意图；图4为本技术双极化天线第三较佳实施方式的结构示意图图5为本技术双极化天线第四较佳实施方式的结构示意图；图6为本技术双极化天线第五较佳实施方式的结构示意图；图7a为互补式开口谐振环结构的示意图；图7b所示为互补式螺旋线结构的示意图；图7c所示为开口螺旋环结构的示意图；图7d所示为双开口螺旋环结构的示意图；图7e所示为互补式弯折线结构的示意图；图为图7a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意4图8b为图7a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；图9a为三个图7a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；图9b为两个图7a所示的互补式开口谐振环结构与图7b所示为互补式螺旋线结构的复合示意图；图10为四个图7a所示的互补式开口谐振环结构组阵后的结构示意图。具体实施方式超材料是由具有一定图案形状的人造金属微结构按照特定方式周期排列于基材上而构成。人造金属微结构不同的图案形状和排列方式使得超材料具有不同的介电常数和不同的磁导率从而使得超材料具有不同的电磁响应。其中，当该人造金属微结构处于谐振频段时，该人造金属微结构将表现出高度的色散特性，所谓高度的色散特性是指该人造金属微结构的阻抗、容感性、等效的介电常数和磁导率随着频率会发生剧烈的变化。运用上述超材料原理得到现有技术的超材料射频天线参考公开号为CN201490337 的中国专利申请。但是上述专利存在两方面的问题一是当外界条件变化时，不能方便调节天线电磁参数且不支持天线双极化；二是当天线工作在低频时，将仍然导致馈线长度变长， 不利于天线整体的小型化。如图1所示，本技术天线包括第一馈线11、第二馈线12、第一金属片4、第二金属片5，第一金属片4上形成有微槽结构100。微槽结构100可以是图7a所示的互补式开口谐振环结构、图7b所示的互补式螺旋线结构、图7c所示的开口螺旋环结构、图7d所示的双开口螺旋环结构、图7e所示的互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合或组阵得到的微槽结构。衍生分为两种，一种是几何形状衍生，另一种是扩展衍生，此处的几何形状衍生是指功能类似、形状不同的结构衍生，例如由方框类结构衍生到曲线类结构、三角形类结构及其它不同的多边形类结构；此处的扩展衍生即在图7a至图7e的基础上开设新的槽以形成新的微槽结构；以图7a所示的互补式开口谐振环结构为例，图8a 为其几何形状衍生示意图，图8b为其几何形状衍生示本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种双极化天线，其特征在于：所述天线包括第一馈线、第二馈线、第一金属片、第二金属片；所述第一馈线和所述第二馈线均通过耦合方式馈入所述第一金属片，所述第二金属片与所述第一金属片相对设置且与所述第一馈线和所述第二馈线二者之一电连接或者与所述第一馈线和所述第二馈线均电连接；所述第一金属片上镂空有微槽结构以在所述第一金属片上形成金属走线，所述双极化天线上设置有一个或多个供电子元件嵌入的预留空间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，杨松涛，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：94