一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣。
【背景技術(shù)】
[0002]為了適應(yīng)更高的數(shù)據(jù)速率、提供更大的容量，多端口天線被廣泛用于新一代的無線通信系統(tǒng)中。然而，在裝置多天線的小尺寸無線設(shè)備中，確保天線陣元之間的高隔離度是很難實(shí)現(xiàn)的，尤其是對于雙頻天線。在這種情況下，表面波和近場會導(dǎo)致陣元之間的耦合。陣元之間的距離越近，互耦效應(yīng)越強(qiáng)，并可能導(dǎo)致天線輻射性能的嚴(yán)重惡化。
[0003]近年來，各種實(shí)現(xiàn)緊湊陣列高隔離度的方法被提出。比如，基于電抗元件或混合耦合器的去耦網(wǎng)絡(luò)可以增加天線端口間的隔離度，但是去耦網(wǎng)絡(luò)可能很復(fù)雜。對于印刷天線，可以使用寄生元件、缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)或微帶線枝節(jié)等來提高隔離度。但是，大多數(shù)的高隔離度天線陣列為單頻天線，難以適用于當(dāng)今的雙頻或多頻通信中。雙頻天線陣隔離度的提高可以通過設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的由電感、電容串并聯(lián)組成的雙頻去耦網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，也可以由使用單頻去耦技術(shù)和開關(guān)的可重構(gòu)天線來實(shí)現(xiàn)，但是這種方法需要開關(guān)控制電路，并且兩個頻段不能同時工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，通過在輻射貼片之間放置一個簡單的C型諧振器和在接地板上刻蝕一個反C型的缺陷地結(jié)構(gòu)，提高了天線端口的隔離度。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，該雙頻微帶天線陣包括介質(zhì)基板、微帶天線單元和C型微帶諧振器；所述C型微帶諧振器放置微帶天線單元之間；c型微帶諧振器是一個半波長諧振器，能產(chǎn)生一個間接的耦合路徑，抵消天線陣元間的直接互耦。
[0007]進(jìn)一步，所述雙頻微帶天線陣還包括反C型缺陷地結(jié)構(gòu)，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生阻帶頻率。
[0008]進(jìn)一步，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)刻蝕在介質(zhì)基板反面的接地面上。
[0009]進(jìn)一步，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻帶頻率通過改變反C型槽的長度進(jìn)行調(diào)
-K-T。
[0010]進(jìn)一步，所述微帶天線單元為矩形微帶天線，微帶天線單元對稱設(shè)置在介質(zhì)基板的兩側(cè)，微帶天線單元中含有饋電點(diǎn)，微帶天線單元有兩個工作頻率。
[0011]進(jìn)一步，所述矩形微帶天線的左右兩邊均設(shè)置有兩個矩形凹槽。
[0012]進(jìn)一步，所述雙頻微帶天線陣的尺寸為75mmX60mm，微帶天線單元間距D為7mm。
[0013]進(jìn)一步，所述C型微帶諧振器的長L5= 15mm，C型諧振器的寬L6= 5.5mm，短枝節(jié)的長L7= 5.8mm，短枝節(jié)線寬W4= 1mm。
[0014]進(jìn)一步，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的槽寬Wd = 1mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)短槽的長Ldi=4.9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的寬Ld2= 9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的長Ld 3= 12mm。
[0015]進(jìn)一步，所述矩形微帶天線的寬W2= 18mm，矩形微帶天線的長L2= 22mm，饋電點(diǎn)到微帶天線單元長邊的距離W3= 9mm，饋電點(diǎn)到微帶天線單元寬邊的距離L3= 14.55mm，矩形凹槽到微帶天線單元寬邊的距離L4= 2mm，矩形凹槽的寬H = Imm,矩形凹槽的長L 8 =7mm0
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提供的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，通過在輻射貼片之間放置一個簡單的C型諧振器和在接地板上刻蝕一個反C型的缺陷地結(jié)構(gòu)，可以同時在天線陣的兩個工作頻率上降低陣元之間的互耦，提高天線端口的隔離度。
【附圖說明】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
[0018]圖1為本發(fā)明所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為原始雙頻貼片陣列的S參數(shù)；
[0020]圖3為原始陣列在加載諧振器前后的S參數(shù)對比圖；
[0021]圖4為阻帶濾波器的傳輸系數(shù)S12隨Ldi的變化關(guān)系；
[0022]圖5為原始陣列在同時加載SRR和DGS前后的S參數(shù)對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0024]本發(fā)明提供的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，如圖1所示，該雙頻微帶天線陣包括介質(zhì)基板、微帶天線單元和C型微帶諧振器；所述微帶天線單元對稱設(shè)置在微帶天線單元之間，微帶天線單元為矩形微帶天線，微帶天線單元中含有饋電點(diǎn)，微帶天線單元有兩個工作頻率。所述矩形微帶天線的左右兩邊均設(shè)置有兩個矩形凹槽。
[0025]介質(zhì)基板為FR4基板，相對介電常數(shù)為4.4，厚度為1.6mm，損耗角正切為0.02。雙頻微帶天線陣的整體尺寸(WXL)為75mmX 60mm，微帶天線單元間距D為7mm。在沒有添加陣元之間的C型微帶諧振器(SRR)(見圖1中的正面)和刻蝕在介質(zhì)基板的反面的反C型缺陷地結(jié)構(gòu)(見圖1中的反面)時，原始的天線陣有兩個工作頻率，其S參數(shù)如圖2所示。天線陣的其它尺寸為矩形微帶天線的寬W2= 18_，矩形微帶天線的長L2= 22_，饋電點(diǎn)到微帶天線單元長邊的距離W3= 9mm，饋電點(diǎn)到微帶天線單元寬邊的距離L 3= 14.55mm，矩形凹槽到微帶天線單元寬邊的距離L4= 2mm，矩形凹槽的寬H = Imm,矩形凹槽的長L 8 =7mm。從圖2可以看出，陣列在兩個工作頻率2.78GHz和4.12GHz上的耦合系數(shù)S12分別約為-1ldB 和-22dBo
[0026]為了降低耦合、提高隔離度，在微帶天線單元之間加載一個C型微帶諧振器(SRR)，如圖1中的正面所示。該諧振器是一個半波長諧振器，可以產(chǎn)生一個間接的耦合路徑，抵消天線陣元間的直接互耦。圖3給出了加載C型諧振器前后微帶天線陣列的S參數(shù)。具體的尺寸為短枝節(jié)線寬W4= 1mm，C型諧振器的長L5= 15mm，C型諧振器的寬L6= 5.5mm，短枝節(jié)的長L7= 5.8mm。從圖3可以看出在高工作頻率上，微帶陣列的S 12有著明顯的降低，隔離度有明顯的提升，而在低工作頻率上的S12幾乎沒有變化。
[0027]為了進(jìn)一步減小低工作頻率時的互耦，在介質(zhì)基板的反面刻蝕一個反C型缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，如圖1中的反面所示。該結(jié)構(gòu)可以等效為一個阻帶濾波器，可以產(chǎn)生阻帶頻率，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻帶頻率通過改變其反C型槽的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過恰當(dāng)?shù)剡x擇DGS結(jié)構(gòu)的尺寸可以獲得想要的頻帶抑制特性。圖4給出了該濾波器的傳輸系數(shù)S12隨著Ld!的變化而變化的情況，可以看出阻帶頻率隨著1^的增加而降低。當(dāng)在低工作頻率2.78GHz上產(chǎn)生阻帶，反C型DGS的尺寸為槽寬Wd = Imm,短槽的長Ld1= 4.9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的寬Ld2= 9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的長Ld 3= 12mm。
[0028]利用提出的C型諧振器(SRR)和反C型缺陷地結(jié)構(gòu)(DGS)，可以同時降低微帶天線陣列在兩個工作頻率上的互耦，提高陣元間的隔離度。圖5給出了加載SRR和DGS后，陣列的S參數(shù)。從圖中可以明顯看出，耦合系數(shù)S12在2.78GHz減少了 10dB，而在4.12GHz減少了 17dB，天線陣的隔離度得到顯著提高。
[0029]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:該雙頻微帶天線陣包括介質(zhì)基板、微帶天線單元和C型微帶諧振器；所述C型微帶諧振器設(shè)置在微帶天線單元之間；c型微帶諧振器是一個半波長諧振器，用于產(chǎn)生一個間接的耦合路徑，抵消天線陣元間的直接互耦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述雙頻微帶天線陣還包括反C型缺陷地結(jié)構(gòu)，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)用于產(chǎn)生阻帶頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)刻蝕在介質(zhì)基板反面的接地面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻帶頻率通過改變反C型槽的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述微帶天線單元為矩形微帶天線，微帶天線單元對稱設(shè)置在介質(zhì)基板的兩側(cè)，微帶天線單元中含有饋電點(diǎn)，微帶天線單元有兩個工作頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述矩形微帶天線的左右兩邊均設(shè)置有兩個矩形凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述雙頻微帶天線陣的尺寸為75mmX60mm，微帶天線單元間距D為7mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述C型微帶諧振器的長L5= 15mm，C型諧振器的寬L 6= 5.5mm，短枝節(jié)的長L 7= 5.8mm，短枝節(jié)線寬 W4= Imm0
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的槽寬Wd = 1mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)短槽的長Ld1= 4.9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的寬Ld2= 9mm，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)的長Ld 3= 12mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，其特征在于:所述矩形微帶天線的寬W2= 18mm，矩形微帶天線的長L2= 22mm，饋電點(diǎn)到微帶天線單元長邊的距離哄3= 9mm，饋電點(diǎn)到微帶天線單元寬邊的距離L3= 14.55mm，矩形凹槽到微帶天線單元寬邊的距離L4= 2mm，矩形凹槽的寬H = 1mm，矩形凹槽的長L8= 7mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，屬于天線設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。該雙頻微帶天線陣包括介質(zhì)基板、微帶天線單元和C型微帶諧振器；所述C型微帶諧振器設(shè)置在微帶天線單元之間；C型微帶諧振器是一個半波長諧振器；雙頻微帶天線陣還包括反C型缺陷地結(jié)構(gòu)，所述反C型缺陷地結(jié)構(gòu)刻蝕在介質(zhì)基板反面的接地面上，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生阻帶頻率，反C型缺陷地結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的阻帶頻率通過改變反C型槽的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)。本發(fā)明提供的一種具有高隔離度的雙頻微帶天線陣，可以同時在天線陣的兩個工作頻率上降低陣元之間的互耦，提高天線端口的隔離度，優(yōu)選實(shí)施例顯示，陣元之間的隔離度在兩個工作頻率上分別提高了10dB和17dB。
【IPC分類】H01Q1-52, H01Q21-00
【公開號】CN104716430
【申請?zhí)枴緾N201510166037
【發(fā)明人】于彥濤, 劉曉亞, 易禮君, 陳世勇, 蔣穎
【申請人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月9日