一种用于微带阵列天线的缺陷地去耦结构的制作方法

本发明涉及一种去耦结构，尤其涉及一种用于微带阵列天线的缺陷地去耦结构。

背景技术：

阵列天线因其高增益和强方向性而广泛应用于无线电通信领域，随着设备集成度的提高，阵列天线的小型化也得到了快速的发展。但是，阵列天线的研究一直都受到阵元互耦等瓶颈的制约，天线阵元之间表面电流的产生在很大程度上增加了耦合的程度，严重恶化了阵列天线的特性。因此，如何在小型化移动终端设备中布局多副天线并实现各天线之间独立工作，互不相关的性能成为阵列天线研究的关键之所在。由此可见，阵列天线的高隔离研究对于当今以及未来通信行业的发展具有重大的意义。

近年来，对微带阵列天线去耦合的方法越来越多，如H.S.Farahani等人于2010年提出一种在微带阵列天线阵元间添加小型的电磁带隙结构，通过此结构可以使微带天线在谐振频率上隔离度增加十几dB，大大的提高了阵列天线的性能。S.Farsi等人于2012年,提出一种简单的微带U形结构，通过在阵列天线阵元之间加载此单元，可以吸收微带天线间的耦合来增加天线间较高的隔离度，但是因为U形单元的加载，天线的辐射特性会被干扰，天线性能会有一定的影响。R.Hafezifard等人于2016年，提出了一种用于降低微带阵列天线间耦合的超材料结构，通过将此结构放置于微带天线阵元之间，可以使天线在谐振频率上的隔离度提高近20dB，大大改善了微带阵列天线的性能。但是毫无疑问以上两种电磁带隙和超材料单元具有较复杂的结构，有很高的设计和制造成本。而缺陷地结构在去耦合方面有着很好的作用，缺陷地结构即是在传输线的地平面上切割周期或者非周期的沟槽，以增加微带传输线的等效电容和等效电感，从而改变电流分布以至于改善传输线的性能。通过在公共接地板上刻蚀缺陷地结构，降低阵列天线间的耦合，进而提高天线间的隔离度，使阵列天线系统达到更好的使用效果。

技术实现要素：

本发明的目的是为了降低阵列天线间耦合、同时提高隔离度的目标而提供一种用于微带阵列天线阵的缺陷地去耦结构。

本发明的目的是这样实现的：在公共接地板上设置有两个微带阵列天线阵元，两个微带阵列天线阵元之间的公共接地板上设计有凹槽结构，每个微带阵列天线阵元包括介质基板和设置在介质基板上表面的矩形辐射贴片和同轴馈电，每个微带阵列天线阵元的同轴馈电与矩形辐射贴片连接的同时与SMA内导体连接，SMA外导体与公共接地板连接，所述凹槽结构包括相对交叉设置的两组梳状缺陷地结构，每组梳状缺陷地结构包括梳柄单元和梳齿单元，第一组梳齿单元的梳齿个数与第二组梳齿单元的梳齿个数差1个。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.梳齿单元中的各个梳齿之间的距离相等，且梳齿的宽度与梳柄单元的宽度是可调的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用缺陷地结构降低微带阵列天线阵元间的相互耦合作用，从而提高阵列天线的隔离度。也即本发明采用缺陷地方法去耦合，主要通过在阵列天线公用接地板上刻一对交叉的梳形凹槽缺陷地结构，降低阵列天线间的相互耦合作用，达到较高的隔离度。本发明所设计的交叉梳形缺陷地去耦合结构，不仅将天线间的耦合能量吸收，而且提高阵列天线间的隔离度，满足阵列天线的需求，而且具有设计简单、结构紧凑，将新颖的槽缝在公共接地板上刻蚀即可，具有加工方便、成本低廉的优点。本发明设置的两个交叉梳状缺陷地结构改变了馈电线耦合到贴片的激励电流，有效地降低了天线副瓣电平，同时吸收来自两个天线单元间的耦合能量来达到低耦合和高隔离度的效果，同时不会影响两天线单元辐射特性，使其具有很好的辐射特性。采用同轴馈电方式对两天线单元进行馈电，使天线便于集成设计。本发明仅需要通过调节梳齿单元的梳齿宽度、梳柄单元的宽度、梳齿间距离等参数可实现不同谐振频率的去耦合效果，大大节省了优化时间。

附图说明

图1是本发明的俯视方向的结构示意图；

图2是本发明的主视方向的结构示意图；

图3是本发明的凹槽结构也即交叉梳形缺陷地的结构图；

图4是本发明的仿真图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例一：结合图1至图3，本发明包括形成于介质基板下表面公共接地板101，上表面矩形辐射贴片201和202，两个同轴馈电301和302，公共接地板101上设置有凹槽结构，凹槽结构包括上方梳柄单元1011、上方四个梳齿单元1012、下方梳柄单元1013和下方梳齿单元1014，且各个单元是刻蚀在公共接地板上，用来降低微带天线阵间的耦合、同时提高隔离度。上方梳齿单元1012的梳齿和下方梳齿单元1014梳齿互相交叉，构成交叉去耦合结构。矩形辐射贴片201和202相应于矩形介质基板上对称于介质基板的中心线。两个同轴馈电301和302通过馈电传输线分别与矩形辐射贴片201、202及SMA内导体连接。具体的说是两个同轴馈电301和302通过传输线连接，使两个矩形辐射贴片201和202同时与SMA内导体连接，SMA外导体与公用接地板101连接。

实施例二：基于上述实施例，本发明的梳齿单元的各个梳齿之间的距离相等。根据缺陷地相关理论，设计满足降低耦合、提高隔离度的单元结构，采用上下交叉辐射，且梳齿间距离相等，上下梳柄单元关于天线中心对称，便于设计和制造。具体尺寸为：上方梳柄单元1101的梳齿的长、宽可根据其去耦合频率进行设计，上方梳齿单元1102的梳齿的长、宽与上方梳柄单元相互配合，以实现去耦合目的，梳齿的长、宽以及上下梳齿间距离可以进行调整以满足所需要求，交叉梳形缺陷地结构距离介质基板边缘可根据实际工程需求进行设计，以满足固定和天线去耦合需求。通过交叉梳形缺陷地结构的调整，调节梳齿宽度、梳柄宽度，梳齿间距离等参数实现不同谐振频率的去耦合效果。

实施例三：基于上述实施例，进一步的，本发明的介质基板401是介电常数为4.4的FR4介质，以降低设计成本，介质基板的尺寸采用小型化技术设计，也即介质基板401的长度和宽度根据小型化微带天线原理进行设计。介质基板下的金属接地板101采用铜材料。介质基板上表面矩形辐射贴片201和202采用铜材料。

本发明的一种基于缺陷地去耦的微带阵列天线，采用缺陷地实现去耦合，只要选择合适的尺寸，就能大大降低天线间耦合，同时提高隔离度。如图4所示，本发明的一种基于缺陷地去耦的微带阵列天线，选择合理尺寸，使得天线阵间的隔离度提高了近30dB。