專利名稱：一種天線及具有該天線的mimo天線的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線通信領域，尤其涉及一種用于無線通信領域的天線及具有該天線的MIMO天線。
背景技術：
隨著半導體工藝的高度發(fā)展，對當今的電子系統(tǒng)集成度提出了越來越高的要求， 器件的小型化成為了整個產業(yè)非常關注的技術問題。然而，不同于IC芯片遵循“摩爾定律” 的發(fā)展，作為電子系統(tǒng)的另外重要組成一射頻模塊，卻面臨著器件小型化的高難度技術挑戰(zhàn)。射頻模塊主要包括了混頻、功放、濾波、射頻信號傳輸、匹配網絡與天線等主要器件。 其中，天線作為最終射頻信號的輻射單元和接收器件，其工作特性將直接影響整個電子系統(tǒng)的工作性能。然而天線的尺寸、帶寬、增益等重要指標卻受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益極限、帶寬極限等)。這些指標極限的基本原理使得天線的小型化技術難度遠遠超過了其它器件，而由于射頻器件的電磁場分析的復雜性，逼近這些極限值都成為了巨大的技術挑戰(zhàn)。同時，隨著現代電子系統(tǒng)的復雜化，多模服務的需求在無線通信、無線接入、衛(wèi)星通信、無線數據網絡等系統(tǒng)中變得越來越重要。而多模服務的需求進一步增大了小型化天線多模設計的復雜度。除去小型化的技術挑戰(zhàn)，天線的多模阻抗匹配也成為了天線技術的瓶頸。另一方面，多輸入多輸出系統(tǒng)(MIMO)在無線通信、無線數據服務領域的高速發(fā)展更進一步苛刻地要求了天線尺寸的小型化并同時保證良好的隔離度、輻射性能以及抗干擾能力。然而，傳統(tǒng)的終端通信天線主要基于電單極子或偶極子的輻射原理進行設計，比如最常用的平面反F天線(PIFA)。傳統(tǒng)天線的輻射工作頻率直接和天線的尺寸正相關，帶寬和天線的面積正相關，使得天線的設計通常需要半波長的物理長度。在一些更為復雜的電子系統(tǒng)中，天線需要多模工作，就需要在饋入天線前額外的阻抗匹配網絡設計。但阻抗匹配網絡額外的增加了電子系統(tǒng)的饋線設計、增大了射頻系統(tǒng)的面積同時匹配網絡還引入了不少的能量損耗，很難滿足低功耗的系統(tǒng)設計要求。因此，小型化、多模式的新型天線技術成為了當代電子集成系統(tǒng)的一個重要技術瓶頸。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種使天線在低頻工作時仍能保證其小型化的天線以及具有該天線的MIMO天線。本實用新型解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種天線，其包括相互緊靠的第一介質基板和第二介質基板，所述第一介質基板具有相對的第一表面和第二表面，所述第一表面上設置有第一金屬片以及第一饋線，所述第二表面上設置有第二金屬片以及第二饋線，所述第一饋線和所述第二饋線以耦合方式分別饋入所述第一金屬片和所述第二金屬片；所述第一饋線和所述第二饋線電連接；所述第二介質基板與所述第一介質基板第二表面相對的一側表面設置有第三金屬片，所述第三金屬片與所述第二饋線電連接；所述第一金屬片與第二金屬片上分別鏤刻有第一微槽結構和第二微槽結構。進一步地，所述第一介質基板與所述第二介質基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。進一步地，所述第一微槽結構為互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構以及互補式彎折線結構中的一種。進一步地，所述第二微槽結構為互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構以及互補式彎折線結構中的一種。進一步地，所述第一微槽結構和所述第二微槽結構通過蝕刻、鉆刻、蝕刻、鉆刻、 光刻、電子刻、離子刻鏤空于所述第一金屬片與第二金屬片之上。進一步地，所述第一饋線和所述第二饋線通過設置于所述第一介質基板的金屬化通孔電連接。進一步地，所述第二饋線和所述第三金屬片通過設置于所述第二介質基板的金屬化通孔電連接。進一步地，所述第一饋線和所述第一金屬片之間還包括可短接點，所述第一饋線通過所述可短接點以感性耦合方式饋入所述第一金屬片。進一步地，所述第二饋線和所述第二金屬片之間還包括可短接點，所述第二饋線通過所述可短接點以感性耦合方式饋入所述第二金屬片。本實用新型還提供一種MIMO天線，其包括多個權利要求1所述的天線。本實用新型通過多層金屬片的設置，有效擴大饋線的輻射面積，使得天線工作在低頻時，仍然具有較小的尺寸與良好的性能。同時本實用新型還公開一種包括上述天線的 MIMO天線，該MIMO天線具有高隔離度。

圖1為本實用新型天線第一介質基板A面視圖結構示意圖；圖2為本實用新型天線第一介質基板B面視圖結構示意圖；圖3為本實用新型天線第二介質基板結構示意圖；圖如為互補式開口諧振環(huán)結構的示意圖；圖4b所示為互補式螺旋線結構的示意圖；圖如所示為開口螺旋環(huán)結構的示意圖；圖4d所示為雙開口螺旋環(huán)結構的示意圖；圖如所示為互補式彎折線結構的示意圖；圖fe為圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構其幾何形狀衍生示意圖；圖恥為圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構其擴展衍生示意圖；圖6a為三個圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構的復合后的結構示意圖；圖6b為兩個圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構與圖7b所示為互補式螺旋線結構的復合示意圖；圖7為四個圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構組陣后的結構示意圖。
具體實施方式
[0029]
以下結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步的描述如圖1至圖3所示，本實用新型天線包括第一介質基板1與第二介質基板2，第一介質基板1具有兩相對的A面與B面。A面設置有第一金屬片10，部分圍繞第一金屬片10 設置的第一饋線11，在第一金屬片10上鏤刻而成的第一微槽結構12 ；B面對應于A面設置有第二金屬片100，部分圍繞第二金屬片100設置的第二饋線101，在第二金屬片100上鏤刻而成的第二微槽結構102。第二介質基板2設置于第一介質基板下方并且第二介質基板2 一側表面與第一介質基板1的B面緊密接觸，相對的另一側表面設置有第三金屬片1000。第一饋線11與第二饋線101均通過耦合方式各自饋入第一微槽結構12與第二微槽結構102。耦合方式可為感性耦合方式亦可為容性耦合方式。當采用感性耦合方式時，第一饋線11與第一微結構12、第二饋線101與第二微槽結構102之間存在可短接點以連接二者；當采用容性耦合方式時，第一饋線11與第一微結構12、第二饋線101與第二微槽結構 102之間相互不接觸，而是兩者相對的部分構成耦合電容使得二者形成容性耦合。第一微槽結構12與第二微槽結構102可以是圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構、圖4b所示的互補式螺旋線結構、圖如所示的開口螺旋環(huán)結構、圖4d所示的雙開口螺旋環(huán)結構、圖如所示的互補式彎折線結構中的一種或者是通過前面幾種結構衍生、復合或組陣得到的微槽結構。衍生分為兩種，一種是幾何形狀衍生，另一種是擴展衍生，此處的幾何形狀衍生是指功能類似、形狀不同的結構衍生，例如由方框類結構衍生到曲線類結構、三角形類結構及其它不同的多邊形類結構；此處的擴展衍生即在圖如至圖4e的基礎上開設新的槽以形成新的微槽結構；以圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構為例，圖fe為其幾何形狀衍生示意圖，圖恥為其幾何形狀衍生示意圖。此處的復合是指，圖如至圖如的微槽結構多個疊加形成一個新的微槽結構，如圖6a所示，為三個圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構復合后的結構示意圖；如圖6b所示，為兩個圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構與圖4b 所示為互補式螺旋線結構共同復合后的結構示意圖。此處的組陣是指由多個圖如至圖4e 所示的微槽結構在同一金屬片上陣列形成一個整體的微槽結構，如圖7所示，為多個如圖如所示的互補式開口諧振環(huán)結構組陣后的結構示意圖。以下第一微槽結構12與第二微槽結構102均以圖如所示的開口螺旋環(huán)結構為例闡述。在第一金屬片10與第二金屬片100上鏤刻形成第一微槽結構12和第二微槽結構 102的方式可為蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻等工藝，其中蝕刻為優(yōu)選工藝，其主要步驟是在設計好合適的微槽結構后，然后通過蝕刻設備，利用溶劑與金屬的化學反應去除掉預設微槽結構的箔片部分即可得到形成有上述微槽結構的金屬片。上述金屬箔片的材質可以是銅、銀等金屬。當天線工作于低頻段時，低頻段的電磁波對應的波長較長，根據天線設計原理，天線饋線的電輻射長度將要隨之增長使得饋線物理長度變長，而較長的饋線不僅不利于天線整體的小型化同時也使得饋線損耗增大使得天線整體性能下降。下面詳細論述本實用新型解決技術問題的詳細技術方案。本實用新型天線第一介質基板1和第二介質基板2上設置有第一金屬片10、第一饋線11、第二金屬片100、第二饋線101。第一饋線11與第二饋線101通過金屬化通孔3相互連接。本實用新型從兩方面在不改變饋線物理長度的前提下增加饋線的有效輻射面積。
5第一方面是通過設置于第一介質基板1上的第一金屬片10與第二金屬片100，通過兩個金屬片相互之間的耦合關系增加饋線的輻射面積。第一介質基板1兩相對表面的第一金屬片 10與第二金屬片100可以連接，也可以不連接。在第一金屬片10與第二金屬片100不連接的情況下，第一金屬片10與第二金屬片100之間通過容性耦合的方式饋電；此種情況下， 通過改變介質基板的厚度可以實現第一金屬片10與第二金屬片100的諧振。在第一金屬片10與第二金屬片100電連接的情況下(例如通過導線或金屬化通孔的形式連接)，第一金屬片10與第二金屬片100之間通過感性耦合的方式饋電。第二方面，設置于第二介質基板2的第三金屬片1000與設置于第一介質基板B面的第二金屬片100耦合，并對第二金屬片100上形成的第二微槽結構102耦合饋電。第二介質基板2上形成有金屬化通孔4，金屬化通孔4可以與第一介質基板上的金屬化通孔3在一垂直面上也可相互錯開。金屬化通孔4電連接第二饋線101與第三金屬片1000。第三金屬片1000耦合饋電的面積易于調節(jié)，針對不同的工作頻段只需簡單的調整第三金屬片1000 的耦合饋電面積即可。本實用新型還提供一種包括多個上述天線的多輸入多輸出(MIMO)天線，該MIMO 天線中每一第一饋線和每一第二饋線均接入一發(fā)射/接收機，所有的發(fā)射/接收機連接于基帶信號處理器。上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種天線，其特征在于包括相互緊靠的第一介質基板和第二介質基板，所述第一介質基板具有相對的第一表面和第二表面，所述第一表面上設置有第一金屬片以及第一饋線，所述第二表面上設置有第二金屬片以及第二饋線，所述第一饋線和所述第二饋線以耦合方式分別饋入所述第一金屬片和所述第二金屬片；所述第一饋線和所述第二饋線電連接；所述第二介質基板與所述第一介質基板第二表面相對的一側表面設置有第三金屬片， 所述第三金屬片與所述第二饋線電連接；所述第一金屬片與第二金屬片上分別鏤刻有第一微槽結構和第二微槽結構。
2.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第一介質基板與所述第二介質基板由陶瓷材料、高分子材料、鐵氧材料或鐵磁材料制成。
3.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第一微槽結構為互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構以及互補式彎折線結構中的一種。
4.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第二微槽結構為互補式開口諧振環(huán)結構、互補式螺旋線結構、開口螺旋環(huán)結構、雙開口螺旋環(huán)結構以及互補式彎折線結構中的一種。
5.如權利要求1或3或4所述的天線，其特征在于所述第一微槽結構和所述第二微槽結構通過蝕刻、鉆刻、蝕刻、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻鏤空于所述第一金屬片與第二金屬片之上ο
6.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第一饋線和所述第二饋線通過設置于所述第一介質基板的金屬化通孔電連接。
7.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第二饋線和所述第三金屬片通過設置于所述第二介質基板的金屬化通孔電連接。
8.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第一饋線和所述第一金屬片之間還包括可短接點，所述第一饋線通過所述可短接點以感性耦合方式饋入所述第一金屬片。
9.如權利要求1所述的天線，其特征在于所述第二饋線和所述第二金屬片之間還包括可短接點，所述第二饋線通過所述可短接點以感性耦合方式饋入所述第二金屬片。
10.一種MIMO天線，其特征在于包括多個權利要求1所述的天線。
專利摘要本實用新型公開了一種天線，包括第一介質基板和第二介質基板，第一介質基板具有相對的第一表面和第二表面，第一表面設置有第一金屬片及第一饋線，第二表面設置有第二金屬片及第二饋線，第一饋線和第二饋線以耦合方式分別饋入第一金屬片和第二金屬片；第一饋線和第二饋線電連接；第二介質基板與第一介質基板第二表面相對的一側表面設置有第三金屬片，第三金屬片與第二饋線電連接；第一金屬片與第二金屬片上分別鏤刻有第一微槽結構和第二微槽結構。本實用新型通過多層金屬片的設置，有效擴大饋線的輻射面積，使得天線工作在低頻時，仍然具有較小尺寸與良好性能。同時本實用新型還公開一種包括上述天線的MIMO天線，該MIMO天線具有高隔離度。
文檔編號H01Q1/38GK202127087SQ20112018098
公開日2012年1月25日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權日2011年5月31日
發(fā)明者劉若鵬, 徐冠雄, 楊松濤 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司, 深圳光啟高等理工研究院