[发明专利]集成超材料天线的系统芯片

说明书

本发明提供了一种集成超材料天线的系统芯片，包括SOC单元，该SOC单元内置用于接收和发送电磁波信号的超材料天线，该超材料天线包括一介质基板和设置于该介质基板一表面的一馈电点、与该馈电点相连接的馈线及一金属结构；馈线与金属结构相互耦合。本发明的系统芯片使用的超材料天线是应用超材料技术设计出使一个波段、两个或者更多不同波段的电磁波谐振的天线，决定该超材料天线体积的金属结构尺寸的物理尺寸不受半波长的物理长度限制，与馈线进行信号耦合即可得到超材料天线，能够在获取良好通信效果的基础上实现SOC与天线的整合，减小了应用传统系统芯片与天线的通讯装置的体积，并且能够降低线损，增强信号接收与发送能力。

技术领域

本发明属于通信领域，具体涉及一种系统芯片。

背景技术

在通信的很多领域都需要使用到射频和天线技术，在飞速发展的系统中，射频和天线起到了关键的作用。然而，射频天线系统大，功耗大，维护和更新问题严重阻碍了无线宽带通信的发展，同时还极大提高了运营商的运营成本Cpex和Capex。这些问题对业界提出的绿色能源和低功耗等需求严重抵触。

原本采用的射频和天线技术通常采用馈线及电缆连接，这种损耗通常是比较大的。而且，在目前市场广泛的通信系统中，传统的射频单元功放效率低，非线性化、体积大和功耗大，从而使得射频单元无法获得良好的性能。同时，传统天线设计吸收较多的能量，产生较大的回波，因而使得天线转换效率低和体积较大，从而影响其应用和维护。现有的SOC在射频中应用时需要外接天线以进行信号的接收与发送，信号在天线与SOC之间传输时仍存在着较大的线损。

超材料设计技术可以通过灵活调整天线的波束路径，可以急剧减少传统材料中被副反射面和波导管遮挡而损失能量的因素，因而可以大幅度的减少能量功耗，体积和安装维护时间及费用。采用超材料设计天线能有效提高系统增益、天线小型化轻便，同样，采用超材料的射频器件如滤波器，双工器等也可实现较高的性能，如改变材质的介电常数、提高电导率等，能有效提高射频器件如驻波、带外抑制、S参数等性能。

发明内容

为了解决现有系统芯片特别是片上系统芯片中存在的问题，本发明提供了一种系统芯片，通过应用超材料技术设计天线结构，将天线集成于系统芯片中，且能获取较好的通信效果，为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种集成超材料天线的系统芯片，包括SOC单元，所述SOC单元内置用于接收和发送电磁波信号的超材料天线。

进一步地，所述天线包括一介质基板和设置于所述介质基板一表面的一馈电点、与所述、馈电点相连接的馈线及一金属结构；所述馈线与所述金属结构相互耦合。

进一步地，所述金属结构是金属片经镂刻出槽拓扑结构而成。

进一步地，所述天线还包括接地单元，所述接地单元上设置有若干个金属化的通孔。

进一步地，所述天线至少使一种波段的电磁波谐振。

进一步地，所述电磁波谐振波段的频率段至少包括2.4GHz-2.49GHz和5.72GHz-5.85GHz。

进一步地，所述SOC单元包括MCU核处理模块和射频模块；所述MCU核处理模块通信端口与所述射频模块的通讯端相连，所述射频模块的接收与发射端与所述天线相连。

进一步地，所述MCU核处理模块包括存储器，所述存储器内置DSP软件。

进一步地，所述DSP软件实现所述MCU核处理模块和射频模块输出的低噪放大、数模/模数转换、滤波、上下变频、功放和锁相。

进一步地，所述射频模块包括传出器、接收器和双工器；所述传出器的输入端和接收器的输出端构成所述射频模块的通讯端；所述双工器的输出端和输入端分别与所述接收器和传出器相连。