一种天线元件包括一介质基板和设置于介质基板上的至少两天线单元；所述天线单元包括一馈电单元、设置于馈电单元两侧的接地单元、与该馈电单元相连接的馈线及一金属结构，馈线与金属结构相互电信号耦合连接；所述至少两天线单元至少使两不同的通讯频段的电磁波谐振。采用人工电磁材料技术设计出相关电磁波谐振响应金属结构库，这些结构尺寸相对传统的天线结构较小，使得天线的物理尺寸不受半波长的物理长度限制；基于上述金属结构设计相应的天线单元；然后基于MIMO技术提高多天线单元发送或者接收信息吞吐量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信天线，更具体地说，涉及一种天线元件及包含天线元件MIMO (Multiple-Input Mul tip I e-0ut-put)天线装置。
技术介绍
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。然而，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。比如，传统的终端通信天线主要基于电单极子或偶极子的辐射原理进行设计，最常用的平面反F天线(PIFA)。传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。多输入多输出系统(MIMO)技术的优点是能够增加无线范围并提高性能。所谓的MIMO是指无线网络讯号通过多重天线进行同步收发，所以可以增加资料传输率。多输入多输出系统(MIMO)在无线通信、无线数据服务领域的高速发展更进一步苛刻地要求了天线尺寸的小型化并同时保证良好的隔离度、辐射性能以及抗干扰能力。此时的信道容量随着天线数量的增大而线性增大。也就是说可以利用MIMO信道成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频谱利用率可以成倍地提高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，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，使其能够应用在尺寸受限的无线通讯装置之中，且天线辐射面积利用率高、抗干扰能力强。因此，本专利技术提供一种天线元件及应用该天线元件的MIMO天线>j-U ρ α装直。一种天线元件包括一介质基板和设置于介质基板上的至少两天线单元；所述天线单元包括一馈电单元、设置于馈电单元两侧的接地单元、与该馈电单元相连接的馈线及一金属结构，馈线与金属结构相互电信号耦合连接；所述至少两天线单元至少使两不同的通讯频段的电磁波谐振。进一步地，所述至少两天线单元相互独立设置于介质基板上。进一步地，所述两天线单元数量为两个。进一步地,所述馈电单元、接地单元、馈线及一金属结构均采用铜材料制成。进一步地，所述两天线单元之间信号隔离度最大设置于介质基板上。进一步地，所述两天线单元中的金属结构相同。进一步地，所述两天线单元中的金属结构为一对互补式的金属结构。进一步地,所述介质基板采用介电材料制成。进一步地,所述接地单元上可设由金属化的通孔。 一种MMO天线装置包括切换单元和MMO调制解调电路，MMO调制解调电路通过切换单元接收所述天线元件的电信号和传送电信号给所述天线元件。采用人工电磁材料技术设计出相关电磁波谐振响应金属结构库，这些结构尺寸相对传统的天线结构较小，使得天线的物理尺寸不受半波长的物理长度限制；根据应用产品选取阻抗匹配的金属结构后并通过不断的筛选、测试及调整，最终来优化筛选适合的金属结构，使得所选的金属结构至少使两种不同波长的电磁波谐振，从而基于上述金属结构设计相应的天线单元；然后基于MIMO技术提高多天线单元发送或者接收信息吞吐量。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明图I为本专利技术MMO天线装置模块示意图；图2为图I所示天线元件一具体实施例的结构示意图；图3为图I所示天线元件另一具体实施例的结构示意图；图4为图I所示天线元件第三具体实施例的结构示意图；图5为图2、3及4所示天线元件中天线单元的一实施方式示意图；图6为图2、3及4所示天线元件中天线单元的另一实施方式示意图；图7为图2、3及4所示天线元件中天线单元的第三实施方式示意图；图8为本专利技术一互补式天线单元结构图；图9为本专利技术天线元件包含一对互补式天线单元结构图。图10为本专利技术天线元件包含两个图8所示互补式天线单元结构图。具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的描述请参阅图I，所述MMO天线装置包括一天线元件12、切换单元19及MMO调制解调电路18。所述天线元件12包括两个天线单元10，每一天线单元10的馈电点向外延伸成引脚，每一天线单元10通过所述引脚一一与切换单元19连接；ΜΜ0调制解调电路18通过切换单元19接收所述至少两天线单元10的电信号和传送电信号给所述至少两天线单元10。请参阅图2,为所述天线元件一具体实施例的结构示意图。所述天线元件12包括一介质基板7和设置于介质基板7 —表面上的两天线单元10。两天线单元10相互独立设置于介质基板7上。天线单元10包括一馈电单元5、设置于馈电单元5两侧的接地单元8、与该馈电单元5相连接的馈线4及一金属结构6。其中馈线4与金属结构6相互电信号耦合连接；所述金属结构6为采用人工电磁材料方式设计；所述人工电磁材料由具有一定图案形状的人造金属导电片按照特定方式排列于介质基材上。介质基板的材质可选用空气、陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料等介电材料。人造金属导电片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，当该人造金属导电片处于谐振频段时，该人造金属导电片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导电片的阻抗、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。在本实施方式中，所述金属结构6为轴对称金属结构图形，对应的两谐振频段为2. 4GHz-2. 49GHz和4. 9G-5. 9GHz。其中金属结构6为铜或银材料制成。优选为铜，价格低廉，导电性能好。为了实现更好阻抗匹配，金属结构12也为铜和银组合。在 本实施方式中，为减少两天线单元10工作时相互干扰，使两天线单元10的馈线4长度不相等，进而使得两天线单元10错位排列设置以使得两天线单元在介质基板7上保持信号最大隔离度。于接地单元8包部分夹的馈线4略宽于其它部分的馈线4，且馈线4 一端设置一用于接收电信号馈电单元5。在本实施方式中，馈电单元5为一覆铜线。所述接地单元8根据馈线4设置宽度和长度。在本实施方式中，由于两天线单元10错位排列，因此两天线单元10对应的形状接地单元。请参阅图3，为所述天线元件另一具体实施例的结构示意图。所述每一天线单元10的接地单元8上可设由金属化的通孔81。请参阅图4,为所述天线元件优选的实施例的结构示意图。所述介质基板7的空余部分上设置于穿孔82，所述穿孔82目的可以减轻产品重量以及有助于配合其应用的电子设备进行散热。请一并参考图5、图6及图7，所述馈线4与金属结构6之间信号馈入方式可以多种。如图5所示，所述馈线4直接与所述金属结构6相连；且所述馈线4与金属结构6的相连接点位置可以位于金属结构6上的任意位置。如图6和7所示，馈线4采用包围方式设置于与所述金属结构6外围且馈线4的末端设置于金属结构6外围任意位置。请参阅图8，为本专利技术的另一实施方式互补式金属结构的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种天线元件，其特征在于，所述天线元件包括一介质基板和设置于介质基板上的至少两天线单元；所述天线单元包括一馈电单元、设置于馈电单元两侧的接地单元、与该馈电单元相连接的馈线及一金属结构，馈线与金属结构相互电信号耦合连接；所述至少两天线单元至少使两不同的通讯频段的电磁波谐振。
【技术特征摘要】
1.一种天线元件，其特征在于，所述天线元件包括一介质基板和设置于介质基板上的至少两天线单元；所述天线单元包括一馈电单元、设置于馈电单元两侧的接地单元、与该馈电单元相连接的馈线及一金属结构，馈线与金属结构相互电信号稱合连接；所述至少两天线单元至少使两不同的通讯频段的电磁波谐振。2.根据权利要求I所述的天线元件，其特征在于，所述至少两天线单元相互独立设置于介质基板上。3.根据权利要求2所述的天线元件，其特征在于，所述两天线单元数量为两个。4.根据权利要求3所述的天线元件,其特征在于,所述馈电单元、接地单元、馈线及一金属结构均采用铜材料制成。5.根据权利要求3所述的天线元件，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，徐冠雄，方能辉，李岳峰，
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：发明
国别省市：
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