[发明专利]一种天线及具有该天线的MIMO天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种用于无线通信的天线及具有该天线的MIMO天线。

背景技术

随着半导体工艺的高度发展，对当今的电子系统集成度提出了越来越高的要求，器件的小型化成为了整个产业非常关注的技术问题。然而，不同于IC芯片遵循“摩尔定律”的发展，作为电子系统的另外重要组成——射频模块，却面临着器件小型化的高难度技术挑战。射频模块主要包括了混频、功放、滤波、射频信号传输、匹配网络与天线等主要器件。其中，天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益、辐射效率等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

同时，随着现代电子系统的复杂化，多模服务的需求在无线通信、无线接入、卫星通信、无线数据网络等系统中变得越来越重要。而多模服务的需求进一步增大了小型化天线多模设计的复杂度。除去小型化的技术挑战，天线的多模阻抗匹配也成为了天线技术的瓶颈。另一方面，多输入多输出系统(MIMO)在无线通信、无线数据服务领域的高速发展更进一步苛刻地要求了天线尺寸的小型化并同时保证良好的隔离度、辐射性能以及抗干扰能力。然而，传统的终端通信天线主要基于电单极子或偶极子的辐射原理进行设计，比如最常用的平面反F天线(PIFA)。传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，天线需要多模工作，就需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。因此，小型化、多模式的新型天线技术成为了当代电子集成系统的一个重要技术瓶颈。

图1为现有技术设计出的超材料射频小天线，具体的内容参照公开号为CN201490337的专利申请。此天线的设计突破传统天线设计的框架，不仅保证了天线的小型化和多模化，同时还省去了阻抗匹配网络的复杂设计。

但是，上述天线在使用中将会遇到通用性及低频工作时馈线损耗大的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种能调节天线电磁参数并使天线在低频时仍然取得良好性能的天线及具有该天线的MIMO天线。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种天线，其包括馈线、第一金属片、第二金属片；所述馈线通过耦合方式馈入所述第一金属片，所述第二金属片与所述第一金属片相对设置且与所述馈线电连接；所述第一金属片上镂空有微槽结构以在所述第一金属片上形成金属走线，所述天线上设置有一个或多个供电子元件嵌入的预留空间。

进一步地，所述微槽结构包括互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构、互补式弯折线结构以及通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的微槽结构。

进一步地，所述预留空间设置于所述馈线和/或所述微槽结构之上，和/或所述预留空间设置于所述馈线与相邻所述馈线的金属走线之间并连接所述馈线与相邻所述第一馈线的金属走线，和/或所述预留空间设置于所述微槽结构相邻槽形成的金属走线之上并连接所述相邻槽。

进一步地，所述电子元件为感性电子元件、容性电子元件或电阻。

进一步地，所述感性电子元件电感值范围为0至5uH。

进一步地，所述容性电子元件电容值范围为0至2pF。

进一步地，所述微槽结构通过蚀刻、钻刻、离子刻镂空于所述第一金属片。

进一步地，所述天线还包括填充于所述第一金属片与所述第二金属片之间的介质。

进一步地，所述第二金属片与所述第一馈线或所述第二馈线通过形成于所述介质上的金属化通孔电连接。

本发明还提供一种MIMO天线，其包括多个如权利要求1所述的天线，所述多个天线的每一馈线各自接入接收/发射机，全部的所述接收/发射机均连接于基带信号处理器。

本发明通过在馈线相对面增设第二金属片使得馈线的辐射面积增大，当天线工作于低频时使得天线体积更小，性能更优良；同时本发明还在天线上根据需要嵌入多个电子元件，能方便调节天线的性能和所需响应的频段。同时，本发明还公开一种具有该天线的MIMO天线，该MIMO天线具有高隔离度。

附图说明