一种小型高隔离度双陷波UWB-MIMO天线

本发明公开了一种小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，涉及超宽带和多输入和多输出天线。

背景技术：

1、mimo技术充分开发了空间资源,利用多个天线实现多发多收,在有限的频普资源上和固定的发射功率下,可以实现高速率和大容量的数据传输率,是增加无线通信系统频谱效率非常有效的一种方法。mimo系统还可以通过分集增益来大幅度提高无线通信系统的可靠性和稳定性。mimo技术己经被视为第五代移动通信技术的重要组成部分而备受关注。

2、天线作为无线通信设备中的基本器件，它将导行电磁波与自由空间波进行瓦相转换,以电磁波作为信息的载体,在不同地域之间实现无线传输。它是任何无线电设备都不可或缺的基本组成部分。对于手持设备来说,将多个天线集成在小空间中,会引起很大的互耦,这就造成天线单元间的相关性很大,天线的分集性能就随之下降,无法达到信道容量与mimo天线系统的天线数目成线性比例增量。如何在保证小天线尺寸、高性能的前提下,减小天线单元间的耦合是mimo天线设计的难点。目前,去耦合的方式主要有两大类,一类为空间去耦,包括增加寄生结构、缺陷地结构等:另一类为地板表面波去耦,包括网终去耦、中和线法、超材料法和电磁带隙ebg等现如今大部分uwb-mimo天线的带宽都比较窄、而且天线的尺寸比较大,想要达到陷波的功能难度很大,这样就会无法避免与通信系统waln-5g频段(5.15-5.825ghz)，卫星通信系统下行频段(7.25ghz-7.75ghz)等的相互于扰,因此,尺寸小、良好辐射效率、全向辐射、高隔离和陷波的uwb-mimo天线值得我们去深入研究。

技术实现思路

1、本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，具有双陷波特性，且两个辐射单元间的隔离度较高。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，介质基板、位于介质基板上表面的金属层和位于介质基板下表面的金属接地板；

3、所述金属层包括：轴对称设置的两个单元；每个单元包括辐射单元、微带馈线、第一c型槽和第二c型槽；辐射单元为矩形贴片；辐射单元的下端连接微带馈线，微带馈线的下端作为天线端口，在两个辐射单元的中间位置增加了单列电磁带隙结构；

4、第一c型槽内设置第二c型槽，第一c型槽和第二c型槽的开口朝向微带馈线；

5、金属接地板的中间位置延伸出一个矩形枝节，且金属接地板位于微带馈线的下方，金属接地板正中间延伸出的矩形枝节，能够对两个辐射体的方向图产生反射作用。

6、进一步的，所述单列电磁带隙结构包括：矩形主体片，矩形主体片位于两个辐射单元的中间位置，且矩形主体片的两端中部分别设置凸起端，且凸起端分别与介质基板的上下侧边平齐，所述矩形主体片的中间开设矩形竖向缝隙，矩形竖向缝隙的两侧开设分别行对称的矩形横向缝隙，且竖向缝隙与横向缝隙不连通；

7、辐射单元采用微带馈线对天线进行馈电，通过改变矩形辐射贴片的长和宽来实现理想带宽，实现阻抗匹配；两个辐射单元之间的单列电磁带隙结构在改善天线低频段的阻抗匹配，同时抑制两个天线辐射单元之间的耦合，并且刻蚀的狭缝使天线单元之间的电长度逐渐增大，两端口之间的电流路径延长，辐射贴片中蚀刻的第一c型槽和第二c型槽形成了双陷波。

8、进一步的，所述介质基板的横截面为长方形，辐射单元为矩形贴片，金属接地板为矩形。

9、进一步的，所述介质基板采用fr4介质基板，介电常数4.4，损耗正切角为0.02,尺寸大小为31mm×26mm×0.8mm。

10、进一步的，所述第一c型槽总长度对应其陷波中心频率波长的1/4。

11、进一步的，所述第二c型槽总长度对应其陷波中心频率波长的1/4。

12、有益效果：本发明通过开槽的方式使天线呈现了双陷波特性；其中在辐射单元贴片蚀刻有用于实wlan频段和卫星通信系统下行频段的陷波特性的c形槽，减少了设计的复杂性，两c形槽尺寸长度约为对应陷波中心频率波长的1/4；同时可根据位置不同达到的耦合效果不同来调整陷波频段的中心频率和带宽,减少了设计的复杂性；

13、本发明通过开槽方式使超宽带天线的工作带宽为3.1ghz-11ghz,在5.15-5.825ghz和7.25ghz-7.75ghz两个频段产生了陷波特性,有效抑制了wlan频段和x波段下行的窄带频段信号；

14、本发明开槽方式在保证相关特性的同时尺寸更小,易于加工,降低物料和操作成本；

15、本发明使用由接地短截线和两个辐射贴片之间的单列电磁带隙(ebg)结构导致所设计的天线中的相互耦合非常低；

16、本发明提出的超宽带mimo天线具有尺寸小、易加工、双陷波、高隔离等优点。

技术特征：

1.一种小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，介质基板(8)、位于介质基板(8)上表面的金属层和位于介质基板下表面的金属接地板(6)；

2.根据权利要求1所述的小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，所述单列电磁带隙结构包括：矩形主体片(2)，矩形主体片(2)位于两个辐射单元(3)的中间位置，且矩形主体片(2)的两端中部分别设置凸起端，且凸起端分别与介质基板(8)的上下侧边平齐，所述矩形主体片(2)的中间开设矩形竖向缝隙，矩形竖向缝隙的两侧开设分别4行对称的矩形横向缝隙，且竖向缝隙与横向缝隙不连通。

3.根据权利要求1所述的小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，所述介质基板(8)的横截面为长方形，辐射单元(3)为矩形贴片，金属接地板(6)为矩形。

4.根据权利要求1所述的小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，所述介质基板(8)采用fr4介质基板，介电常数4.4，损耗正切角为0.02。

5.根据权利要求1所述的小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，所述第一c型槽(4)总长度对应其陷波中心频率波长的1/4。

6.根据权利要求1所述的小型高隔离度双陷波uwb-mimo天线，其特征在于，所述第二c型槽(5)总长度对应其陷波中心频率波长的1/4。

技术总结
本发明公开了一种小型高隔离度双陷波UWB‑MIMO天线，介质基板、金属层金属接地板；金属层包括：轴对称设置的两个单元；每个单元包括辐射单元、微带馈线、第一、第二C型槽；辐射单元为矩形贴片；辐射单元的下端连接微带馈线，微带馈线的下端作为天线端口，在两个辐射单元的中间位置增加了单列电磁带隙结构；第一C型槽内设置第二C型槽，第一、第二C型槽的开口朝向微带馈线；金属接地板的中间位置延伸出一个矩形枝节，且金属接地板位于微带馈线的下方，本发明使用由接地短截线和两个辐射贴片之间的单列电磁带隙结构导致所设计的天线中的相互耦合非常低；本发明提出的超宽带MIMO天线具有尺寸小、易加工、双陷波、高隔离等优点。

技术研发人员：王友保,张天豪,赵刘易斯,鲍岩,马君鑫,唐佑铭
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16