一种毫米波MIMO天线制造技术

本发明专利技术公开了一种毫米波MIMO天线，包括第一辐射单元、第二辐射单元、激励端口、馈电过孔、阻抗匹配结构、阻抗变化器、第一金属过孔、第二金属过孔；第一、二辐射单元印制在基板正面，激励端口由50欧姆的共面波导直接馈电，蚀刻在基板的背面；馈电过孔用于连接馈电部分和辐射单元部分，阻抗匹配结构的底面圆盘蚀刻在基板的背面，其作用相当于一个电容，抵消馈电过孔引入的电感，实现阻抗匹配；阻抗变化器蚀刻在基板的背面，实现辐射单元与馈电部分间的良好匹配；第一金属过孔在馈电处两端形成有两排过孔；第二金属过孔在两个辐射单元周围构成一个反射腔体。本发明专利技术天线独立可控、结构紧凑、尺寸小、特性好、隔离度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及MIMO天线的
，尤其是指一种小型宽带高隔离度的毫米波MIMO天线。
技术介绍
毫米波指的是频率在30GHz-300GHz范围内的电磁波，其对应的波长范围为1mm-10mm。近年来,由于频谱资源拥挤的现状，以及对高速通信需求持续增长,毫米波领域已经成为国际电磁波频谱资源研究、开发和利用的一个极其活跃的领域,。毫米波频段拥有着大量连续的频谱资源，为超高速宽带无线通信的实现提供了可能。2010年，东南大学毫米波国家重点实验室提出发展我国毫米波近远程通信标准Q-LINKPAN(这里Q表示在40～50GHz的Q-波段，LINKPAN表示既可以支持短距高速覆盖(PAN)，也可支持远距高速传输(LINK))，并于同年开展研究。2012年9月IEEE802.11aj任务组(TG)正式成立。该标准主要由中国的企业和研究机构推动.包括59～64GHz和43.5～47GHz两个频段，其中IEEE802.1laj(45GHz)主要基于近程标准Q—LINKPAN—S。2013年12月，工信部分别发布40～50GHz频段固定业务中点对点无线接入系统和移动业务中宽带无线接入系统频率使用事宜的通知。短距离高速率通信(PAN)分配了5.9GHz(42.3GHz-47GHz，47.2GHz-48.4GHz)，频段中的移动业务规划用于宽带无线接入系统，而远距离高速率通信(LINK)分配了3.6GHz(40.5GHz-42.3GHz，48.4GHz-50.2GHz)，频段中的固定业务规划用于点对点无线接入系统。这些表明了我国的毫米波通信技术将会在Q-波段展开。Q—LINKPAN或IEEE802.1laj(45GHz)的物理层传输拟采用多输入多输出MIMO技术(即多输入多输出技术)。该技术能在有限的频谱资源条件下，有效地提高无线通信系统的容量和可靠性，也因此被广泛地应用到许多无线通信系统中。毫米波频段在移动通信系统中的使用，将允许基站上装载成百上千的天线，并能同时工作，因此这一关键技术也被称为“MassiveMIMO”。我国毫米波通信技术的发展，既给毫米波天线设计提供机遇，同时也带来挑战。同时，随着移动智能终端的高速发展，应用于手机终端的毫米波天线的设计也将成为未来研究的热点和难点。毫米波天线以及MIMO天线去耦合的研究和专利技术已经取得了一定的成果。随着毫米波无线通行的快速发展，许多研究的重点放在如何实现毫米波天线的宽带化上。在不少毫米波天线研究和专利技术设计中，SIW(基片集成波导)、多层PCB(印刷电路板)、LTCC(低温炭烧陶瓷)等技术被提及和使用。由于60GHz频段的免费开放，相当一部分专利技术的天线设计主要是应用于该频段，而应用在Q-波段的毫米波天线的专利技术，则相对少很多。在MIMO天线方面，小型化，宽带化天线的研究与设计也已经受到了重视。许多相关专利技术己提出多种用于提高小型MIMO天线单元间的隔离度的方法。而应用在Q-波段的小型MIMO天线设计的专利技术非常少。2012年，KeGong等人在IEEETransactionsonAntennasandPropagation发表题为“SubstrateIntegratedWaveguideCavity-BackedWideSlotAntennafor60-GHzBands”的文章，通过在IW(基片集成波导)上加载宽缝隙从而实现天线的宽带化，可用单层PCB板加工而成。AmerHagras等人于2012年在IEEEAntennasandPropagationSocietyInternationalSymposium发表题为“Low-mutualcouplingantennaarrayformillimeter-waveMIMOapplications”的文章，该天线工作在60GHz频段，采用介质谐振天线作为单元天线，蚀刻在地板上的槽缝用于“截断”表面电流，而两天线之间的金属带在天线工作时相当于一个谐振元件，这两个措施可以减小天线单元之间的互耦。2013年，T.Zhang等人在2013ProceedingsoftheInternationalSymposiumonAntennas&Propagation发表题为“AQ-Banddual-modecavity-backedwidebandpatchantennawithindependentlycontrollableresonances”的文章，除了贴片天线本身的谐振频率外，馈电过孔和圆盘放置在贴片天线与馈电结构之间，使得在高频处达到良好的阻抗匹配，出现了双谐振的特性。当两个谐振频率点靠近时，阻抗带宽将增加。在现有的毫米波天线设计中，主要考虑如何增大阻抗带宽问题，以及考虑性能独立可控问题，少有考虑对天线进行MIMO的设计并研究如何减小天线单元间的互耦问题，而本专利技术采用一种的隔离结构来减小不同天线辐射单元间的互耦，还能同时增加天线的峰值增益。在阻抗匹配方面，还引入特殊的天线结构引入多个谐振模式，进而改善阻抗匹配，来达到宽阻抗带宽的目的。实现了二单元及四单元MIMO天线阵的宽带宽、隔离度高、尺寸小、可进行独立可控等特性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于现有技术的不足与缺点，提出一种小型宽带高隔离度的毫米波MIMO天线，该天线独立可控、结构紧凑、尺寸小、特性好，同时实现了低互耦、宽带宽、小尺寸等问题，具有可控性能的移动终端MIMO天线系统的设计要求，更适合集成到移动终端设备系统上。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种毫米波MIMO天线，包括有两个不同的辐射单元，分别为第一辐射单元和第二辐射单元，以及激励端口、馈电过孔、底面圆盘的阻抗匹配结构、阻抗变化器、第一金属过孔、第二金属过孔；所述第一辐射单元和第二辐射单元印制在基板的正面，该第一辐射单元为矩形贴片单元，该第二辐射单元为U形贴片单元，该矩形贴片单元置于U形贴片单元的U形口中；所述激励端口由50欧姆的共面波导直接馈电，蚀刻在基板的背面；所述馈电过孔用于连接馈电部分和辐射单元部分，位于U形贴片单元中；所述阻抗匹配结构的底面圆盘蚀刻在基板的背面，其作用相当于一个电容，能够抵消馈电过孔引入的电感，实现阻抗匹配；所述阻抗变化器蚀刻在基板的背面，使得特性阻抗由75欧姆变为50欧姆，以实现辐射单元与馈电部分间的阻抗匹配；所述第一金属过孔在馈电处两端形成有两排过孔，用于抑制馈电处表面波的产生；所述第二金属过孔在两个辐射单元周围构成一个反射腔体，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波MIMO天线，其特征在于：包括有两个不同的辐射单元，分别为第一辐射单元和第二辐射单元，以及激励端口、馈电过孔、底面圆盘的阻抗匹配结构、阻抗变化器、第一金属过孔、第二金属过孔；所述第一辐射单元和第二辐射单元印制在基板的正面，该第一辐射单元为矩形贴片单元，该第二辐射单元为U形贴片单元，该矩形贴片单元置于U形贴片单元的U形口中；所述激励端口由50欧姆的共面波导直接馈电，蚀刻在基板的背面；所述馈电过孔用于连接馈电部分和辐射单元部分，位于U形贴片单元中；所述阻抗匹配结构的底面圆盘蚀刻在基板的背面，其作用相当于一个电容，能够抵消馈电过孔引入的电感，实现阻抗匹配；所述阻抗变化器蚀刻在基板的背面，使得特性阻抗由75欧姆变为50欧姆，以实现辐射单元与馈电部分间的阻抗匹配；所述第一金属过孔在馈电处两端形成有两排过孔，用于抑制馈电处表面波的产生；所述第二金属过孔在两个辐射单元周围构成一个反射腔体，用于提高天线的峰值增益。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波MIMO天线，其特征在于：包括有两个不同的辐射单元，分
别为第一辐射单元和第二辐射单元，以及激励端口、馈电过孔、底面圆盘的阻
抗匹配结构、阻抗变化器、第一金属过孔、第二金属过孔；所述第一辐射单元
和第二辐射单元印制在基板的正面，该第一辐射单元为矩形贴片单元，该第二
辐射单元为U形贴片单元，该矩形贴片单元置于U形贴片单元的U形口中；所
述激励端口由50欧姆的共面波导直接馈电，蚀刻在基板的背面；所述馈电过孔
用于连接馈电部分和辐射单元部分，位于U形贴片单元中；所述阻抗匹配结构
的底面圆盘蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚庆昕，翁佳钿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44