单极天线及多输入多输出天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及天线技术领域，尤其设及单极天线及多输入多输出天线。
【背景技术】
[0002] 随着无线通讯3G/4G技术的发展，无线用户激增，他们迫切需求高速稳定的通信 质量，运要求天线不仅具有全向、宽带的特性，还要有较高增益。除此之外，无线产品设备的 外观也要求便携美观，运就需要天线小型化且易于集成。
[0003] 传统的宽带天线包括TEM卿趴天线、Vivaldi天线、加载单极天线、双锥天线及其 变形结构等。其中TEM卿趴天线、Vivaldi天线是定向福射天线，但天线尺寸比较大；对于 加载单极天线，其虽然能利用加载技术换来一定的尺寸缩减和带宽提升，但是却降低了福 射效率；对于传统的双锥天线，因其剖面较高导致方向图带宽并不宽，基于目前宽带天线的 各种缺点，演变出了印刷在PCB上的印刷天线。
[0004] 现有的印刷单极天线，如图1所示，该单极天线由贴置在介质基板1同一侧的福射 单元2 (福射金属贴片）、导带4 W及梯形地板3,梯形地板3对称贴置在导带4的两侧，形 成共面波导，各个梯形地板3与导带4也形成间隙。该单极天线的梯形地板3和福射单元 2在同一面上，馈电采用共面波导馈电。但该单极天线不能抑制特定频段，在需要滤除一部 分频带的场景中不适用。
【发明内容】
[0005] 本发明提供单极天线及多输入多输出天线，用W解决现有技术中的单极天线不能 抑制特定频段，在需要滤除一部分频带的场景中不适用的问题。
[0006] 一种单极天线，包括贴置在介质基板同一侧的福射金属贴片、导带W及梯形地板， 所述梯形地板对称贴置于所述导带的两侧，形成共面波导，所述福射金属贴片上设有缺口 和U形槽，所述U形槽的开口朝向所述导带，所述缺口开设在所述U形槽的开口朝向的区域 之外。
[0007] 所述单极天线中，所述缺口开设在所述单极天线的馈电禪合区域之外。
[0008] 运样可W不影响单极天线的馈电禪合。
[0009] 所述单极天线中，所述福射金属贴片为矩形金属贴片，所述缺口开设在所述矩形 金属贴片的长边上，且该长边与所述导带连接；所述梯形地板为直角梯形金属贴片。
[0010] 所述单极天线中，所述U形槽的总长度为预设阻带的中屯、频点工作波长的0.25 倍。
[0011] 所述单极天线中，所述矩形金属贴片的长边的长度为70mm，短边的长度为30mm; 或，所述直角梯形金属贴片的上底宽度为20mm;或，所述矩形金属贴片与所述共面波导形 成的间隙宽度为2. 3mm。
[0012] 本发明还提供一种二元阵列天线，包括两个上述单极天线，其中，两个单极天线所 属的水平面平行且两个单极天线朝向同一方向。
[0013] 所述二元阵列天线中，其中一个单极天线沿所述方向与另一单极天线错开设定距 离，并且两个单极天线竖直方向形成第=间隙。
[0014] 所述二元阵列天线中，其中一个单极天线的投影与另一个单极天线的投影部分重 厶 1=1 O
[0015] 所述二元阵列天线中，所述第S间隙宽度为10mm，所述设定距离为105mm。
[0016] 本发明还提供一种二阶多输入多输出MIMO天线，包括两个如权利要求6-9任一所 述的二元阵列天线，所述两个二元阵列天线所属的水平面平行，且两个二元阵列天线的中 轴的投影呈90度夹角。
[0017] 利用本发明实施例提供的单极天线W及多输入多输出天线，具有W下有益效果： 可W抑制特定频段，并且可拓宽低频部分的带宽，并且天线的方向图更加稳定，全向性更 好、天线增益也有所提高。
【附图说明】
[0018] 图1为现有技术单极天线俯视图；
[0019] 图2为本发明实施例提供的单极天线俯视图；
[0020] 图3为本发明实施例提供的单极天线侧视图；
[0021] 图4为利用本发明实施例提供的单极天线回波损耗随频率的变化曲线；
[0022] 图5为本发明实施例提供的二元阵列天线俯视图；
[0023] 图6为本发明实施例提供的二元阵列天线侧视图；
[0024] 图7为本发明实施例提供的功分器示意图；
[00巧]图8为本发明实施例提供二元阵列天线在未接入功分网络时的S参数曲线；
[0026] 图9利用本发明实施例提供的二元阵列天线在低频段中屯、频点0. 9GHz的福射方 向图；
[0027]图10为利用本发明实施例提供的二元阵列天线在高频段中屯、频点2. 2GHz的福射 方向图；
[0028] 图11为本发明实施例提供的二阶多输入多输出天线俯视图。
[0029] 附图标记说明
[0030] 1介质基板 2福射单元 3梯形地板 4导带
[0031] 10介质基板 20福射金属贴片 30梯形地板 40导带
[0032] 50输入/输出端口 60U形槽 601开口 70缺口
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明提供的单极天线及多输入多输出天线进行更详 细地说明。
[0034] 本发明实施例提供一种单极天线，如图2所示，包括贴置在介质基板10同一侧的 福射金属贴片20、导带40 W及梯形地板30,所述梯形地板30对称贴置于所述导带40的两 侦U，形成共面波导，所述福射金属贴片20上设有缺口 70和U形槽60,所述U形槽60的开口 601朝向所述导带40,所述缺口 70开设在所述U形槽60的开口 601朝向的区域之外。
[0035]其中，所述缺口70开设在所述U形槽60的开口601朝向的区域之外，其中，沿开 口 601朝向的方向作所述U形槽60的延长面，该延长面与福射金属贴片20相交的部分称 为开口 601朝向的区域。
[0036] 具体为缺口 70开设在沿U形槽60的外部。该缺口 70具体开设在福射金属贴片 20的边缘。该单极天线还包括输入/输出端口 50。
[0037] 具体的，福射金属贴片20为福射单元，通过在福射金属贴片20部分开设有U形槽 60,从而使得该单极天线可W抑制特定频段，U形槽60开设在福射金属贴片20的不同位置 可实现抑制不同频段的目的，进而产生不同的阻带。此外，本发明实施例在福射金属贴片20 上开设缺口 70可拓宽低频部分的带宽。本发明实施例提供的单极天线的侧视图如图3所 示，其中金属贴片层包括：福射金属贴片20、导带40 W及梯形地板30。
[0038] 优选地如图2所示，所述缺口 70开设在所述单极天线的馈电禪合区域之外。本发 明实施例通过共面波导馈电，共面波导与福射金属贴片20之间形成的间隙部分为馈电禪 合区域，为了不影响该单极天线的馈电禪合，将福射金属贴片20上的缺口 70开设在馈电禪 合区域之外。具体的馈电禪合区域的长度为图2中的Dmin,宽度为图2中的t。
[0039] 本发明实施例提供的单极天线中的福射金属贴片20的形状可W为圆形、楠圆形、 矩形等，运里不做限定。
[0040] 优选地如图2所示，福射金属贴片20为矩形金属贴片，所述缺口 70开设在所述矩 形金属贴片的长边上，且该长边与所述导带40连接；所述梯形地板30为直角梯形金属贴 片。
[0041] 本发明实施例提供的单极天线的介质基板10的介电常数为3. 48,厚度为 1. 524mm。
[0042] 进一步优选地，缺口 70开设在所述矩形金属贴片的长边上且该缺口 70与该矩形 金属贴片短边的距离在预设范围之内，该预设范围优选为
，其中，a表示矩形金 属贴片的长边的长度，Dmi。= 2c+2g+w，其中，C表示直角梯形金属贴片的上底的长度，g表示 直角梯形金属贴片与导带40形成的间隙宽度，W表示导带40的宽度。
[0043] 具体的，单极天线中的各部分的参数大小可W通过实验得出，本发明通过实验得 出的各部分最优的参数大小为：该单极天线中的U形槽60的总长度为预设阻带的中屯、频点 工作波长的0. 25倍，其中U形槽60的总长度指将U形槽60拉直后所形成的一字形槽的长 度；矩形金属贴片的长边的长度a = 70mm，短边的长度b = 30mm。直角梯形金属贴片的上 底宽度C = 20mm，下底宽度d = 140mm，高H = 75mm。导带40的宽度W = 2. 2mm。直角梯 形金属贴片与导带4形成的间隙宽度g = 0. 4mm。矩形金属贴片与共面波导形成的间隙宽 度t = 2. 3mm。其中，Dmin = 2c+2g+w。具体的，该单极天线的输入/输出端口 50接50欧 姆的SMA(Sut)-Minia化re-A)接头，本发明实施例中的W和g分别为最终的W和邑。
[0044] 其中，抑制不同的频段即可产生不同的阻带，在具体应用场景中，可根据需要 抑制的频段对应的阻带，设置U形槽60的长度，优选预设一个阻带，根据该预设阻带的 中屯、频点工作波长确定U形槽60的长度，本发明实施例中的预设阻带对应的频段为 0. 96細Z-1. 7細Z。
[0045] 其中，可先根据共面波导特性阻抗计算公式计算出理论W和g的大小，在计算得出 理论W和g的基础上，结合Ansolf HFSS 13. 0仿真软件对W和g不断调试，确定最终的W 和g。本发明实施例确定的最终的W = 2. 2mm，g = 0. 4mm。进而根据最终的W和g调试得 出t和Dmin的大小。
[0046] 其中，共面波导特性阻抗Z。计算公式如下：
[004引其中，KQ表示楠圆函数，k。表示第一比例常数，k。'表示第二比例常数，e Wf为共 面波导介质板相对有效介电常数。可由W下公式计算得出：
[0050]其中：e f表示相对介电常数，KQ表示楠圆函数，k 1表示第=比例常数，k 1'表示 第四比例常数。ku、ku'、ki、ki'分别可由W下公式计算得出：<