CN204011721U - 一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，属于天线设计领域。该天线阵包括介质基板、微带天线单元和缺陷地结构，所述缺陷地结构包括两个共圆心圆环槽；两个圆环槽上设置有位置对应且宽度相同的开口，且每一个圆环形槽对应一个阻带频率。所述微带天线单元通过接地板对称设置在介质基板两侧，所述缺陷地结构刻蚀在介质基板中间的接地板上，且缺陷地结构的开口在水平方向上。提出了一种针对双频天线阵的新型缺陷地结构以降低天线阵元间的互耦效应。该缺陷地结构简单、紧凑、易实现。将该结构应用于双频微带天线阵中，仿真结果表明天线阵端口的耦合度可以降低12dB以上。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线设计技术领域，特别涉及一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵。
背景技术
多输入多输出(MIMO)天线系统由于具有更高的传输速率和更大的容量空间而被广泛应用在新一代的无线通信系统中。对于空间不受限制的固定终端而言，安装多个天线很容易实现。但是，在移动设备中，平台的尺寸非常有限，很难把多个天线安置在一个平台上。当天线阵元间距变小时，阵元间的互耦效应变得很强，可能造成系统性能的重大衰退。
为了消除天线阵列互耦效应的影响，研究者们提出了许多去耦的方法。去耦可以通过改变天线的几何结构或者天线阵的阵列结构来实现，也可以在天线阵元之间加入电磁带隙结构(EBG)或缺陷地结构(DGS)来减小阵列间的互耦系数另外，也有人提出通过在两个相近的、工作在同一频段的天线中间引入一个耦合单元来改善天线之间的隔离度。中和方法通过两天线间的链接使得电流以一个适当的幅度和相位从一个天线重新流入另一个天线，当相位相差180°时，合成场为相消,也可以达到很好的去耦效果。但是，上述关于互耦和去耦问题的研究多是针对工作在单一频段上的天线阵，而双频和多频天线阵正越来越多地应用于通信系统中，其互耦问题也吸引了诸多专家学者的关注和研究。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，包括介质基板、微带天线单元和缺陷地结构，所述缺陷地结构包括两个共圆心圆环槽；两个圆环槽上设置有位置对应且宽度相同的开口，且每一个圆环形槽对应一个阻带频率。
进一步的，所述微带天线单元通过接地板对称设置在介质基板两侧，所述缺陷地结构刻蚀在介质基板中间的接地板上，且缺陷地结构的开口在水平方向上。
进一步的，所述微带天线单元为同轴馈电的矩形微带天线，馈电点偏置以产生高、低两个工作频段。
进一步的，所述缺陷地结构的外圆环槽对应低阻带频段；内圆环槽对应高阻带频段。
进一步的，所述微带天线单元的高、低工作频段与缺陷地结构的高、低组带频段分别对应相同。
进一步的，所述缺陷地结构的个数为一个或者一个以上。
进一步的，所述缺陷地结构有多个时，呈竖直排列刻蚀在介质基板中间的接地板上。
本实用新型的优点在于：
提出了一种针对双频天线阵的新型缺陷地结构以降低天线阵元间的互耦效应。该缺陷地结构简单、紧凑、易实现。将该结构应用于双频微带天线阵中，仿真结果表明天线阵端口的耦合度可以降低12dB以上。
本实用新型的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为本实用新型一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵的整体结构示意图；
图2为本实用新型缺陷地结构的示意图；
图3为具有本实用新型缺陷地结构的微带滤波器；
图4为图3中微带滤波器的传输系数S12随参数R1的变化关系；
图5为图3中微带滤波器的传输系数S12随参数R3的变化关系；
图6为图3中滤波器的传输系数S12和反射系数S11；
图7为不具有新型缺陷地结构的微带天线阵的结构示意图；
图8为微带天线阵列在加入新型缺陷地结构前后的S参数对比图；
其中：1-介质基板；2-微带天线单元；3-缺陷地结构；4-馈电点。
具体实施方式
以下是本实用新型优选实施例的详细描述，应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
图1为本实用新型一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，如图所示，该微带天线阵包括介质基板1、微带天线单元2和缺陷地结构3，所述缺陷地结构3包括两个共圆心圆环槽；两个圆环槽上设置有位置对应且宽度相同的开口，且每一个圆环形槽对应一个阻带频率。
所述微带天线单元2通过接地板对称设置在介质基板1两侧，所述缺陷地结构3刻蚀在介质基板1中间的接地板上，且缺陷地结构3的开口在水平方向上。
所述微带天线单元2为同轴馈电的矩形微带天线，馈电点4偏置以产生高、低两个工作频段。
所述缺陷地结构3的外圆环槽对应低阻带频段；内圆环槽对应高阻带频段。
所述微带天线单2元的高、低工作频段与缺陷地结构的高、低组带频段分别对应相同。
所述缺陷地结构2的个数为一个或者一个以上。
所述缺陷地结构2有多个时，呈竖直排列刻蚀在介质基板中间的接地板上。
图2为本实用新型的缺陷地结构示意图，此缺陷地结构具有的双频阻带特性可以由图3中的微带滤波器展示。参照图3，滤波器的介质基板上表面水平设置一条宽度为W0的50欧姆微带线，而缺陷地结构则刻蚀在基板下表面的接地面上，且位于水平微带线的正下方，缺陷地结构的开口在水平方向。
以介电常数为4.4、厚度为1.6mm的FR4介质基板为例研究滤波器的特性。50欧姆微带线的宽度W0为3mm。通过改变缺陷地结构的参数可以研究滤波器的特性。图4所示为滤波器的传输系数S12随R1的变化关系，从图可以看出缺陷地结构外圆环槽的外圆半径R1的变化对低频段的影响非常大，对高频段基本没有影响。随着R1的增大，低频段的阻带频率向低频方向移动。参数R2的变化趋势与R1的变化趋势基本一样。
图5所示为传输系数S12随参数R3的变化关系，从图可以看出R3的改变对高频段会有很大的影响，对于低频段基本上没有影响。随着R3的增大，高频段的阻带频率会向低频段移动。参数R4的变化趋势与R3基本一样。
当R1＝5.2mm，R2＝4.2mm，R3＝3.9mm，R4＝3.1mm，W＝2mm时，可以得到该微带带阻滤波器的传输系数S12和反射系数S11，如图6所示。滤波器在3.35GHz和4.5GHz产生两个阻带，可以将此缺陷地结构应用于双频天线阵中，以降低阵元间的耦合度。
在具体实施例中，本实用新型的微带天线阵为同轴馈电，每个微带天线单元为矩形贴片，工作频率在3.35GHz和4.5GHz。介质基板的宽度W1＝80mm，长度为L1＝100mm，每个矩形贴片的长度为L2＝25.2mm，宽度为W2＝20mm。两个微带天线单元之间的直线距离d＝15mm。天线阵的接地面上蚀刻了三个相同的双开口圆环形槽缺陷地结构。
若本实用新型提出的微带天线阵中不加入缺陷地结构，其结构示意图如图7所示，则双频微带天线阵列在加入缺陷地结构前后的S参数对比如图8所示。从图可以看出在加入缺陷地结构前后，天线阵列的反射系数S11基本上没有变化，但是其耦合系数发生了巨大变化。在未加入缺陷地结构时，天线阵在3.35GHz和4.5GHz两个工作频点上的S12值分别为-18dB和-16dB，而在加入缺陷地结构之后，两个工作频点上的S12值分别为-36dB和-28dB。由此可以看出，本实用新型的缺陷地结构有明显的去耦效果，而本微带天线阵能够具有低耦合度。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，包括介质基板、微带天线单元和缺陷地结构，其特征在于：所述缺陷地结构包括两个共圆心圆环槽；两个圆环槽上设置有位置对应且宽度相同的开口，且每一个圆环形槽对应一个阻带频率。
2.根据权利要求1所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述微带天线单元通过接地板对称设置在介质基板两侧，所述缺陷地结构刻蚀在介质基板中间的接地板上，且缺陷地结构的开口在水平方向上。
3.根据权利要求2所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述微带天线单元为同轴馈电的矩形微带天线，馈电点偏置以产生高、低两个工作频段。
4.根据权利要求3所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述缺陷地结构的外圆环槽对应低阻带频段；内圆环槽对应高阻带频段。
5.根据权利要求4所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述微带天线单元的高、低工作频段与缺陷地结构的高、低组带频段分别对应相同。
6.根据权利要求2所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述缺陷地结构的个数为一个或者一个以上。
7.根据权利要求6所述的一种具有新型缺陷地结构的微带天线阵，其特征在于：所述缺陷地结构有多个时，呈竖直排列刻蚀在介质基板中间的接地板上。
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