專利名稱：一種天線及具有該天線的mimo天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于通信領(lǐng)域，具體地，涉及一種天線及具有該天線的MIMO天線。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)天線設(shè)計(jì)中當(dāng)遇到天線使用空間小、工作頻率低、工作在多模等問題時(shí)，天線的性能將極大的受制于天線體積大小。天線體積的減小對(duì)應(yīng)的天線的電長(zhǎng)度也將受到影響，天線輻射效率及工作頻率將改變。傳統(tǒng)的偶極子天線及PIFA天線在面對(duì)現(xiàn)有通訊終端小體積、寬頻帶等問題時(shí)就顯得力不從心，設(shè)計(jì)難度極大最終也不能滿足使用的要求。傳統(tǒng)的天線在低頻段設(shè)計(jì)中只用通過外部的匹配線路來(lái)實(shí)現(xiàn)多模的輻射要求，在天饋系統(tǒng)中加入匹配網(wǎng)絡(luò)后功能上是可實(shí)現(xiàn)低頻、多模的工作要求，但是其輻射效率將極大的降低因?yàn)榉浅４蟮囊徊糠帜芰繐p失在匹配網(wǎng)絡(luò)上?，F(xiàn)有的超材料小天線，如公開號(hào)為CN201490337 的中國(guó)專利，在設(shè)計(jì)中集成了新型人工電磁材料，因此其輻射具有非常豐富的色散特性，可以形成多種輻射模式，即可免去繁瑣的阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，這種豐富的色散特性為多頻點(diǎn)的阻抗匹配帶來(lái)了極大的便利。盡管如此現(xiàn)有的超材料小天線在面對(duì)現(xiàn)有終端設(shè)備小體積、低工作頻率、寬帶多模等問題時(shí)，設(shè)計(jì)的過程中也受到了極大的制約。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種易于實(shí)現(xiàn)多?；⑹沟锰炀€工作于低頻時(shí)仍能保證其小型化和高性能的天線。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，提出一種天線，其包括第一介質(zhì)基板與第二介質(zhì)基板；所述第一介質(zhì)基板上設(shè)置有金屬片以及圍繞所述金屬片設(shè)置且通過耦合方式饋入所述金屬片的饋線；所述第二介質(zhì)基板覆蓋于所述第一介質(zhì)基板之上；所述金屬片上至少鏤空有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)和第二微槽結(jié)構(gòu)使得所述天線具有至少兩個(gè)不同的諧振頻段。進(jìn)一步地，所述第一微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)以及互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種。進(jìn)一步地，所述第二微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)以及互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種。進(jìn)一步地，所述第一介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料或鐵氧材料制成。進(jìn)一步地，所述第二介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料或鐵氧材料制成。進(jìn)一步地，所述第一微槽結(jié)構(gòu)和所述第二微槽結(jié)構(gòu)通過蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻鏤空于所述金屬片上。進(jìn)一步地，所述饋線與所述第一金屬片不接觸，通過容性耦合方式饋入所述第一
金屬片O[0011]進(jìn)一步地，所述饋線通過可短接點(diǎn)連接所述第一金屬片使得所述饋線通過感性耦合方式饋入所述第一金屬片。本實(shí)用新型還提供一種MIMO天線，所述MIMO天線包括多個(gè)權(quán)利要求1所述的天線。進(jìn)一步地，所述MIMO天線中的所有饋線各自接入一接收/發(fā)射機(jī)，所有的接收/ 發(fā)射機(jī)均接入基帶信號(hào)處理器。
本實(shí)用新型通過在第一介質(zhì)基板上覆蓋第二介質(zhì)基板使得天線的分布電容增大， 從而當(dāng)天線在低頻工作時(shí)仍能保證其小型化和高性能；另外本實(shí)用新型在金屬片上設(shè)置非對(duì)稱的兩個(gè)微槽結(jié)構(gòu)使得天線至少具有兩個(gè)諧振頻段，易于實(shí)現(xiàn)多?；Ｍ瑫r(shí)，本實(shí)用新型還公開一種具有上述天線的MIMO天線，該MIMO天線可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率損耗的前提下大幅度增加系統(tǒng)的信息吞吐量及傳輸距離，同時(shí)該MIMO天線還具有很高的隔離度，多個(gè)天線之間的抗干擾能力強(qiáng)。

圖1為本實(shí)用新型天線結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第一實(shí)施例正視圖；圖3為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第二實(shí)施例正視圖；圖4為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第三實(shí)施例正視圖；圖5a為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5c所示為開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5d所示為雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5e所示為互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)的示意圖；圖6a為圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)其幾何形狀衍生示意圖；圖6b為圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)其擴(kuò)展衍生示意圖；圖7a為三個(gè)圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)的復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7b為兩個(gè)圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)與圖5b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)的復(fù)合示意圖；圖8為四個(gè)圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)組陣后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型天線的結(jié)構(gòu)示意圖。為了更好的描述本實(shí)用新型天線結(jié)構(gòu)，圖1 采用透視圖畫法。如圖1所示，本實(shí)用新型天線包括第一介質(zhì)基板1以及覆蓋于第一介質(zhì)基板1上的第二介質(zhì)基板2。第一介質(zhì)基板1上設(shè)置有金屬片10以及圍繞金屬片10設(shè)置的饋線11，金屬片10上還鏤空有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)100以及第二微槽結(jié)構(gòu)200。此處的非對(duì)稱是指第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200的圖案、尺寸和/或空間位置的不同， 所導(dǎo)致的第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200的諧振頻率不一樣。饋線11圍繞金屬片10設(shè)置以對(duì)金屬片10耦合饋電，其耦合饋電的方式可以為感性耦合饋電方式也可以為容性耦合饋電方式。當(dāng)采用感性耦合饋電方式時(shí)，需在饋線11與金屬片10之間設(shè)置可短接節(jié)點(diǎn)，饋線11與金屬片10通過可短接點(diǎn)相互連接。當(dāng)采用容性耦合饋電方式時(shí)，饋線11與金屬片10相互不接觸，而是二者相對(duì)的部分構(gòu)成耦合電容以形成容性耦合饋電。本實(shí)用新型的第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200可以是圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、圖5b所示的互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、圖5c所示的開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、圖5d所示的雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、圖5e所示的互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種或者是通過前面幾種結(jié)構(gòu)衍生、復(fù)合或組陣得到的微槽結(jié)構(gòu)。衍生分為兩種，一種是幾何形狀衍生，另一種是擴(kuò)展衍生，此處的幾何形狀衍生是指功能類似、形狀不同的結(jié)構(gòu)衍生，例如由方框類結(jié)構(gòu)衍生到曲線類結(jié)構(gòu)、三角形類結(jié)構(gòu)及其它不同的多邊形類結(jié)構(gòu)；此處的擴(kuò)展衍生即在圖5a至圖5e的基礎(chǔ)上開設(shè)新的槽以形成新的微槽結(jié)構(gòu)；以圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)為例，圖6a 為其幾何形狀衍生示意圖，圖6b為其幾何形狀衍 生示意圖。此處的復(fù)合是指，圖5a至圖5e 的微槽結(jié)構(gòu)多個(gè)疊加形成一個(gè)新的微槽結(jié)構(gòu)，如圖7a所示，為三個(gè)圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖7b所示，為兩個(gè)圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)與圖5b所示為互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)共同復(fù)合后的結(jié)構(gòu)示意圖。此處的組陣是指由多個(gè)圖5a 至圖5e所示的微槽結(jié)構(gòu)在同一金屬片上陣列形成一個(gè)整體的微槽結(jié)構(gòu)，如圖8所示，為多個(gè)如圖5a所示的互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)組陣后的結(jié)構(gòu)示意圖。但是本實(shí)用新型第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200是非對(duì)稱的，具體非對(duì)稱方式在下面實(shí)施方式中詳細(xì)說(shuō)明。由天線射頻原理可知，電長(zhǎng)度是描述電磁波波形變化頻繁程度的物理量，電長(zhǎng)度 =物理長(zhǎng)度/波長(zhǎng)。當(dāng)天線工作于低頻時(shí)，低頻對(duì)應(yīng)的電磁波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，在需要保持電長(zhǎng)度不變的前提下，增長(zhǎng)物理長(zhǎng)度就是必要的選擇。然而增大物理長(zhǎng)度必然不能滿足天線小型化的要求。本實(shí)用新型在第一介質(zhì)基板1上覆蓋設(shè)置有第二介質(zhì)基板2，當(dāng)天線在接收或者發(fā)射電磁波時(shí)，電磁波均需要通過第二介質(zhì)基板2才能被發(fā)射或者被接收從而使得天線
整體的分布電容增大。根據(jù)公式f = 2;r^可知，增大分布電容能有效降低天線工作頻率
使得在不增加物理長(zhǎng)度的前提下就可保持電長(zhǎng)度不變。并且通過改變第二介質(zhì)基板2與第一介質(zhì)基板1的材質(zhì)即可改變天線整體的分布電容從而針對(duì)不同的頻率均可達(dá)到在不改變物理長(zhǎng)度的前提下改變電長(zhǎng)度的目的，這樣就可以在極小的空間內(nèi)設(shè)計(jì)出工作在極低工作頻率下的射頻天線。本實(shí)用新型的第一介質(zhì)基板的材質(zhì)可選用陶瓷、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料；其中高分子材料優(yōu)選聚四氟乙烯、F4B或FR-4。本實(shí)用新型的第二介質(zhì)基板的材質(zhì)可選用陶瓷、高分子材料、鐵電材料、鐵氧材料或鐵磁材料；其中高分子材料優(yōu)選聚四氟乙烯、F4B或FR-4。在解決天線低頻工作的問題之后，需要解決天線多模工作。本實(shí)用新型天線金屬片上形成有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)與第二微槽結(jié)構(gòu)。若采用對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)及第二微槽結(jié)構(gòu)(諧振頻率相同)，相互耦合之后，會(huì)導(dǎo)致天線Q值(衡量電感器件的主要參數(shù)) 增大，相應(yīng)的帶寬BW將變小，不利于多模諧振的實(shí)現(xiàn)。而采用至少非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)及第二微結(jié)構(gòu)，其電容與電感會(huì)有所不同，從而產(chǎn)生多個(gè)不同的諧振點(diǎn)，而且諧振點(diǎn)不易抵消，有利于實(shí)現(xiàn)天線豐富的多?；?。本實(shí)用新型的第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200的結(jié)構(gòu)形式可以一樣，也可以不一樣。并且第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200的不對(duì)稱程度可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。 從而實(shí)現(xiàn)豐富的可調(diào)節(jié)的多模諧振。并且本實(shí)用新型根據(jù)需要，在同一片金屬片上還可以設(shè)置更多的微槽結(jié)構(gòu)，以使得所述的天線具有3個(gè)以上的不同的諧振頻率。如圖2所示，為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一微槽結(jié)構(gòu)100及第二微槽結(jié)構(gòu)200為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中，第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu) 200連接在一起，由于圖案的不同導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，使得第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200各自區(qū)域的諧振頻率不同。本實(shí)施方式中以圖5b所示的互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)與互補(bǔ) 式螺旋線結(jié)構(gòu)的衍生結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明，二者相互連接。圖3所示，為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其第一微槽結(jié)構(gòu)100及第二微槽結(jié)構(gòu)200為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中，第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200是各自獨(dú)立的，由于圖案的不同導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，使得第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200各自區(qū)域的諧振頻率不同。本實(shí)施方式中第一微槽結(jié)構(gòu)100以圖5c所示開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明，第二微槽結(jié)構(gòu)200以圖5b所示互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明。圖4所示，為本實(shí)用新型第一介質(zhì)基板第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其第一微槽結(jié)構(gòu)100及第二微槽結(jié)構(gòu)200為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中，第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200是各自獨(dú)立的，其圖案相同，但是其尺寸的不同導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，使得第一微槽結(jié)構(gòu)100 與第二微槽結(jié)構(gòu)200各自區(qū)域的諧振頻率不同。本實(shí)施方式中，第一微槽結(jié)構(gòu)100與第二微槽結(jié)構(gòu)200均以圖5c所示的互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明。本實(shí)用新型并不限于上述的實(shí)施例，金屬片上至少鏤刻有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)以及第二微槽結(jié)構(gòu)，使得所述天線具有至少兩個(gè)不同的諧振頻率，就應(yīng)當(dāng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型還提供了一種MIMO天線，所述的MIMO天線由多個(gè)上述的天線組成。 此處的MIMO即是指多輸入多輸出。即MIMO天線上的所有單個(gè)的天線同時(shí)發(fā)射，同時(shí)接收。 MIMO天線可以在不需要增加帶寬或總發(fā)送功率損耗的前提下大幅度增加系統(tǒng)的信息吞吐量及傳輸距離。另外本實(shí)用新型的MIMO天線還具有很高的隔離度，多個(gè)天線之間的抗干擾能力強(qiáng)。本實(shí)用新型的MIMO天線，其每個(gè)天線的饋線11與一個(gè)接收/發(fā)射機(jī)連接，所有的接收/發(fā)射機(jī)均連接到一個(gè)基帶信號(hào)處理器上。上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種天線，其特征在于包括第一介質(zhì)基板與第二介質(zhì)基板；所述第一介質(zhì)基板上設(shè)置有金屬片以及圍繞所述金屬片設(shè)置且通過耦合方式饋入所述金屬片的饋線；所述第二介質(zhì)基板覆蓋于所述第一介質(zhì)基板之上；所述金屬片上至少鏤空有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)和第二微槽結(jié)構(gòu)使得所述天線具有至少兩個(gè)不同的諧振頻段。
2.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)以及互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第二微槽結(jié)構(gòu)為互補(bǔ)式開口諧振環(huán)結(jié)構(gòu)、互補(bǔ)式螺旋線結(jié)構(gòu)、開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)、雙開口螺旋環(huán)結(jié)構(gòu)以及互補(bǔ)式彎折線結(jié)構(gòu)中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料或鐵氧材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第二介質(zhì)基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵電材料或鐵氧材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的天線，其特征在于所述第一微槽結(jié)構(gòu)和所述第二微槽結(jié)構(gòu)通過蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻鏤空于所述金屬片上。
7.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱天線，其特征在于所述饋線與所述第一金屬片不接觸， 通過容性耦合方式饋入所述第一金屬片。
8.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱天線，其特征在于所述饋線通過可短接點(diǎn)連接所述第一金屬片使得所述饋線通過感性耦合方式饋入所述第一金屬片。
9.一種MIMO天線，其特征在于所述MIMO天線包括多個(gè)權(quán)利要求1所述的天線。
10.如權(quán)利要求9所述的MIMO天線，其特征在于所述MIMO天線中的所有饋線各自接入一接收/發(fā)射機(jī)，所有的接收/發(fā)射機(jī)均接入基帶信號(hào)處理器。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種天線，其包括第一介質(zhì)基板與第二介質(zhì)基板；所述第一介質(zhì)基板上設(shè)置有金屬片以及圍繞所述金屬片設(shè)置且通過耦合方式饋入所述金屬片的饋線；所述第二介質(zhì)基板覆蓋于所述第一介質(zhì)基板之上；所述金屬片上至少鏤空有非對(duì)稱的第一微槽結(jié)構(gòu)和第二微槽結(jié)構(gòu)使得所述天線具有至少兩個(gè)不同的諧振頻段。本實(shí)用新型通過在第一介質(zhì)基板上覆蓋第二介質(zhì)基板使得天線在低頻工作時(shí)仍能保證其小型化和高性能，另外本實(shí)用新型在金屬片上設(shè)置非對(duì)稱的兩個(gè)微槽結(jié)構(gòu)使得天線至少具有兩個(gè)諧振頻段，易于實(shí)現(xiàn)多模化。同時(shí)，本實(shí)用新型還公開一種具有上述天線的MIMO天線，該MIMO天線具有高隔離度。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK202150546SQ20112018097
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄, 楊松濤 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院