一种H形缝隙结构的双极化天线的制作方法

本发明涉及双极化MIMO天线，尤其是涉及一种H形缝隙结构的双极化天线。

背景技术：

现代无线通信系统需要实现更高的传输速率、更大的信道容量和更佳的频谱利用效率，由于频谱资源的限制，提高频谱利用率成为缓解矛盾的重要途径。MIMO技术可以提供空间复用增益和分集增益[Frattasi S,Fathi H,Fitzek F H P,et al.Defining 4G technology from the users perspective[J].Network,IEEE,2006,20(1):35-41.]，是现代无线通信的重要研究课题。多天线设计是MIMO系统的关键技术，多极化天线利用电磁波极化正交的特点，可以在一个天线单元上实现多个发射或接收路径，在通信基站和终端设备中已经得到广泛应用。

目前已有多种可应用于MIMO系统的双极化天线，如文献[Liu Y,Xue J,Cao Y,et al.A compact omnidirectional dual-polarized antenna for 2.4-GHz WLAN applications with highly isolated orthogonal slots[J].Progress In Electromagnetics Research C,2013,43:135-149.]中的立体结构侧壁的两个正交缝隙产生垂直和水平极化方向波，弯折的水平缝隙产生垂直极化，具有两个开路端的垂直缝隙产生水平极化，在工作频带内的隔离度大于35dB。文献[Li Y,Zhang Z,Chen W,et al.A dual-polarization slot antenna using a compact CPW feeding structure[J].Antennas and Wireless Propagation Letters,IEEE,2010,9:191-194.]利用共面波导馈电的单极天线和波导缝隙实现双极化特性，端口间隔离度达到20dB。

但上述相关的双极化天线要么采用立体结构，要么采用分立的辐射元，天线尺寸较大，结构较为复杂。而且，采用平面结构时，天线端口间的隔离度又受到影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单，在工作频带内，端口间的隔离度大于25dB，主辐射方向交叉极化比大于20dB；可应用于WLAN频段的MIMO系统中的H形缝隙结构的双极化天线。

本发明包括介质基板，介质基板上表面涂覆有金属层，该上表面金属层设有H形缝隙和共面波导馈电传输线贴片，共面波导馈电传输线贴片的侧方设有共面波导馈电传输线缝隙，介质基板下表面涂覆有两条长条金属层，其中一条长条金属层与上表面的金属层相连，另一条长条金属层为馈电微带线，馈电微带线的中线与H形缝隙的中线及介质基板的中线重合。

进一步：

所述介质基板为长方形结构，长度为104～112mm，宽度为78～82mm，厚度为1.4～1.6mm，相对介电常数为2.0～2.4，损耗角正切值不大于0.001。

所述H形缝隙的垂直缝隙长度为44～48mm，宽度为3.6～4.4mm，水平缝隙的长度为24～26mm，宽度为11～13mm。所述共面波导馈电传输线缝隙长度为32～36mm，宽度为0.4～0.6mm；所述共面波导馈电传输线贴片宽度为2.2～2.6mm；所述金属条长度为34～38mm，宽度为1.8～2.2mm。

与现有技术比较，本发明具有以下突出的优点和显著的效果：

本发明采用平面基板，在保证高端口隔离度情形下实现了辐射元共置的双极化结构。本发明为采用共面波导馈电和微带线馈电结合的缝隙天线。共面波导馈电与微带线馈电结合实现双极化特性，在工作频带内，端口间的隔离度大于25dB，主辐射方向交叉极化比大于20dB。本发明可应用于WLAN频段的MIMO系统中。

附图说明

图1为本发明实施例的介质基板上表面的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例的介质基板下表面的俯视结构示意图。

图3为本发明实施例的天线两个端口回波损耗的曲线图。图3中，曲线a1是天线回波损耗S11曲线；曲线b1是天线回波损耗S22曲线。

图4为本发明实施例的天线端口间隔离度的曲线图。图4中，曲线a2是天线端口间隔离度S12曲线；曲线b2是天线端口间隔离度S21曲线。

图5为本发明实施例的第一端口激励时天线E面方向图。图5中，曲线a3是激励时E面主极化方向图；曲线b3是激励时E面交叉极化方向图。

图6为本发明实施例的第一端口激励时天线H面方向图。图6中，曲线a4是激励时H面主极化方向图；曲线b4是激励时H面交叉极化方向图。

图7为本发明实施例的第二端口激励时天线E面方向图。图7中，曲线a5是激励时E面主极化方向图；曲线b5是激励时E面交叉极化方向图。

图8为本发明实施例的第二端口激励时天线H面方向图。图8中，曲线a6是激励时H面主极化方向图；曲线b6是激励时H面交叉极化方向图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

参见图1和2，本发明实施例包括介质基板1，介质基板1上表面涂覆有金属层，该上表面金属层设有H形缝隙(由垂直缝隙2与水平缝隙3组成)和共面波导馈电传输线贴片5(矩形)，共面波导馈电传输线贴片5的侧方设有共面波导馈电传输线缝隙4，介质基板1下表面涂覆有两条长条金属层6，其中一条长条金属层6与介质基板1上表面的金属层在介质基板1端侧相连，与端口8相对应的另一条长条金属层6为馈电微带线，它的中线与H形缝隙的中线及介质基板1的中线重合。所述长条形金属层6的纵向中线与介质基板1中线重合。

端口7作为共面波导馈电端口。端口8作为微带线馈电端口。

所述介质基板1为长方形结构，长度L为108mm(可为104～112mm)，宽度W为80mm(可为78～82mm)，厚度H为1.5mm(可为1.4～1.6mm)，相对介电常数为2.0～2.4，损耗角正切值不大于0.001。所述H形缝隙的垂直缝隙2的长度L1为46mm(可为44～48mm)，宽度W1为4.0mm(可为3.6～4.4mm)，水平缝隙3的长度L2为26mm(可为24～26mm)，宽度W2为12mm(可为11～13mm)。所述的共面波导馈电传输线缝隙4的长度L3为34mm(可为32～36mm)，宽度W3为0.5mm(可为0.4～0.6mm)；共面波导馈电传输线贴片5的宽度为2.4mm(可为2.2～2.6mm)。所述金属条6的长度L5为36mm(可为34～38mm)，宽度W5为2.0mm(可为1.8～2.2mm)。

参见图3，为天线2个端口回波损耗频率曲线图。由曲线可见，馈电端口7的-10dB回波损耗带宽范围为2.16～2.68GHz，馈电端口8的-10dB回波损耗带宽范围为2.30～2.70GHz。

参见图4，为天线端口间隔离度的曲线图。在工作频带2.40～2.484GHz内，端口1和2之间的隔离度大于25dB。

参见图5～8，为天线2个端口分别激励时的方向图。图5为馈电端口7激励时天线的E面方向图，图6为馈电端口7激励时天线的H面方向图，图7为馈电端口8激励时天线的E面方向图，图8为馈电端口8激励时天线的H面方向图。馈电端口7激励时天线的主极化是垂直极化，馈电端口8激励时天线的主极化是水平极化。在主辐射方向天线的交叉极化比大于20dB。