一种天线及其吸波器的制作方法

本实用新型属于通信领域，尤其涉及一种天线及其吸波器。

背景技术：

现有技术用于无线路由器的天线包括辐射器、反射器、引向器和隔离元件等。其中隔离元件主要包括隔离条、隔离片等，隔离元件一般是谐振于二分之一波长，在空间中形成带阻滤波器的效应，阻挡电磁波通过。但是包括隔离条、隔离片等的隔离元件的天线的带宽较窄，容易恶化天线的其他性能，比如天线的交叉极化鉴别率、回波损耗等，且改善的隔离度的空间也有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种天线及其吸波器，旨在解决包括隔离条、隔离片等的隔离元件的天线的带宽较窄，容易恶化天线的其他性能，且改善的隔离度的空间也有限的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种天线的吸波器，所述吸波器包括PCB基板、附着于PCB基板正面的超材料层和附着于PCB基板底面的金属平板层，超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感。

进一步地，所述单元结构是金属贴片。

进一步地，每个单元结构形成的镂空图案位于中央。

进一步地，所述单元结构呈方形，单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联。

进一步地，每个单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。

进一步地，每个单元结构的每条边均具有一供焊接电阻的贴片凸起。

进一步地，每个单元结构的中央具有方形孔，镂空图案形成于方形孔的外围，镂空图案的外围是地，镂空图案与地之间形成等效电容，等效电容与等效电感并联。

进一步地，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，从而将电阻与等效电容和等效电感并联。

进一步地，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联。

第二方面，本实用新型提供了一种天线，所述天线包括上述的天线的吸波器。

本实用新型提供的天线的吸波器，由于包括附着于PCB基板正面的超材料层和附着于PCB基板底面的金属平板层，因此使天线的带宽变宽，且减少了大量的电磁反射，显著提高天线间的隔离度，对天线其他的性能并未造成任何影响，将其应用于多天线构成MIMO系统中，可提高天线间隔离度，改善系统通信容量，增加系统的抗干扰能力。又由于超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感，因此提高了单元结构的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。又由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，因此能匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层反射的电磁波能量，从而起到减小反射的作用。另外，由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的正面示意图。

图2是本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的侧面示意图。

图3是本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的底面示意图。

图4是本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的性能示意图。

图5是工作于2.4GHz频段的天线间有无采用本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。

图6是本实用新型实施例二提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的正面示意图。

图7是本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的正面示意图。

图8是本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的侧面示意图。

图9是本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的底面示意图。

图10是本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的性能示意图。

图11是工作于5.8GHz频段的天线间有无采用本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。

图12是本实用新型实施例一、二、三提供的天线的吸波器的等效电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了说明本实用新型所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本实用新型实施例提供的天线的吸波器的主要作用是将辐射器辐射向两侧的能量吸收和反射，从而降低临近天线间的耦合，改善天线隔离度。

本实用新型提供了一种天线的吸波器，所述吸波器包括PCB基板、附着于PCB基板正面的超材料层和附着于PCB基板底面的金属平板层，超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感。

实施例一：

请参阅图1至图3，本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器包括PCB基板11、附着于PCB基板11正面的超材料层12和附着于PCB基板11底面的金属平板层13。

在本实用新型实施例一中，超材料层12是指具有人工设计的结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料层，超材料层12可以是软硬表面(soft and hard surfaces)层、光子晶体(photonic crystals)层、电磁带隙结构(electromagnetic band-gap structures)层、双负材料(double negativematerials)层、左手材料(left-handed materials)层、人工磁导体(artificial magnetic conductors，AMC)层等。AMC层是一种人工制作的等效理想磁面层。

超材料层12具有多个周期性的单元结构121，图1所示的单元结构121是金属贴片。如图1所示，本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的超材料层12具有9个周期性的单元结构121。

每个单元结构121形成有镂空图案1211，镂空图案1211是由感性的金属线加载形成的，镂空图案1211形成等效电感。镂空图案1211的作用在于提高单元结构121的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。请参阅图1，单元结构121呈方形，每个单元结构121形成的镂空图案1211位于中央，镂空图案1211的外轮廓可以是方形、圆形、扇形等任意形状。镂空图案可以采用多种样式，例如弯折线样式、弧线样式、三角形样式等等。单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间形成等效电容C，镂空图案1211形成等效电感L，等效电容C与等效电感L并联。每个单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间(如图1中的a、b、c、d)焊接电阻R，从而将电阻R与等效电容C和等效电感L并联，如图12所示。电阻R的作用在于匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层13反射的电磁波能量，并减小反射的作用。在本实用新型实施例一中，所用的电阻可以为230欧姆的电阻。

在本实用新型实施例一中，还可以在每个单元结构121的每条边与相邻单元结构的相邻边之间(如图1中的a、b、c、d旁边)焊接电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。

请参阅图6，是本实用新型实施例二提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的正面示意图。图6所示的每个单元结构221形成的镂空图案2211不同于图1所示的镂空图案的样式，每个单元结构221的中央具有方形孔2212，镂空图案2211形成于方形孔2212的外围，镂空图案2211的外围是地2213。镂空图案2211相当于内导体，镂空图案2211与地2213之间形成等效电容C，镂空图案2211形成等效电感L，等效电容C与等效电感L并联。每个单元结构221的每条边的镂空图案与地之间(如图6中的a、b、c、d)焊接电阻R，从而将电阻R与等效电容C和等效电感L并联。如图12所示。

在本实用新型实施例二中，还可以在每个单元结构221的每条边的镂空图案与地之间(如图6中的a、b、c、d旁边)焊接电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。

金属平板层13用于将到达金属平板层13处的电磁波反射至电阻和PCB基板11，并被电阻和PCB基板11吸收。

在本实用新型实施例一、二中，工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的超材料层的尺寸大小为L＝49.5mm，W＝49.5mm，H＝3.2mm，周期T＝16.5mm。

请参阅图4和图5，其中图4是本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的性能示意图，图5是工作于2.4GHz频段的天线间有无采用本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。根据对比可知，工作于2.4GHz频段的天线间有采用本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的隔离度比没有采用的隔离度高出接近10dB。

本实用新型实施例一、二的PCB基板可以是FR4PCB基板。FR4PCB基板是一种当前最廉价的PCB基板，当超材料层制作于FR4PCB基板上时，价格极低，又由于超材料层具备超薄厚度的特性，使得本实用新型实施例一、二提供的天线的吸波器非常适合应用于消费类电子产品。

对于单元结构的镂空图案是同一个样式的，只要超材料层的尺寸大小不一样，则可以使天线的吸波器工作在不同的频段。

实施例三：

请参阅图7至图9，本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器包括PCB基板31、附着于PCB基板31正面的超材料层32和附着于PCB基板31底面的金属平板层33。超材料层32具有周期性的单元结构321。

本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器与本实用新型实施例一提供的工作于2.4GHz频段的天线的吸波器的主要区别在于：

单元结构321的每条边与相邻单元结构的相邻边之间(如图7中的a、b、c、d)焊接的电阻可以为300欧姆的电阻。

本实用新型实施例三中，每个单元结构321的每条边均具有一贴片凸起3211，方便焊接电阻。

工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的超材料层32的尺寸大小为L＝37.8mm，W＝29.2mm，H＝1.6mm，周期T＝9.3mm。

请参阅图10和11，其中图10是本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的性能示意图。图11是工作于5.8GHz频段的天线间有无采用本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的隔离对比示意图。根据对比可知，工作于5.8GHz频段的天线间有采用本实用新型实施例三提供的工作于5.8GHz频段的天线的吸波器的隔离度比没有采用的隔离度高出5-10dB。

本实用新型实施例还提供了一种包括本实用新型实施例一、二或三所述的天线的吸波器的天线。

本实用新型提供的天线的吸波器，由于包括附着于PCB基板正面的超材料层和附着于PCB基板底面的金属平板层，因此使天线的带宽变宽，且减少了大量的电磁反射，显著提高天线间的隔离度，对天线其他的性能并未造成任何影响，将其应用于多天线构成MIMO系统中，可提高天线间隔离度，改善系统通信容量，增加系统的抗干扰能力。又由于超材料层具有多个周期性的单元结构，每个单元结构形成有镂空图案，镂空图案是由感性的金属线加载形成的，镂空图案形成等效电感，因此提高了单元结构的等效电感，小型化整个单元结构，从而小型化整个吸波器，使得在相同的面积下超材料层能容纳的更多数量的周期和单元结构，让吸波器的吸收率更佳。又由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电阻，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电阻，因此能匹配空气阻抗，同时吸收被底面金属平板层反射的电磁波能量，从而起到减小反射的作用。另外，由于单元结构的每条边与相邻单元结构的相邻边之间焊接有电容，或者，每个单元结构的每条边的镂空图案与地之间焊接有电容，从而将电阻和电容并联，以进一步小型化整个吸波器。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。