[实用新型]一种基于人工电磁超材料去耦的MIMO天线

说明书

技术领域

本实用新型属于无线通信器件领域，具体涉及一种基于人工电磁超材料去耦的MIMO 天线。

背景技术

在无线通信系统的发展进程中，MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术发挥着巨大的作用，因此MIMO技术自从出现以来，一直是无线通信领域的研究热点。而在MIMO 技术研究中，重点需要突破的问题就是MIMO天线单元之间如何提高隔离度的问题。人工电磁超材料是一种人工超材料，当它的几何结构比它的工作波长更小时，即为亚波长大小，就可以获得一些特殊的性质，比如负介电常数、负磁导率和负折射率。将超材料单元置于 MIMO天线阵列之间，利用人工超材料的特性，通过对其结构进行设计，可以调节其谐振频率附近的金属欧姆损耗以及介电损耗，实现对入射电磁波的吸收，从而达到MIMO天线单元之间去耦的效果，提高MIMO天线单元之间的隔离度。

实用新型内容

为了达到上述目的，本实用新型提出一种基于人工电磁超材料去耦的MIMO天线，通过引入一种新的三角开口谐振环结构，并成功与MIMO天线单元相结合，表现出高增益、低损耗的特点，同时具有体积小、加工方便、装配简单等优点。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于人工电磁超材料去耦的MIMO天线，包括介质基板、设于介质基板上表面的辐射单元阵列和设于介质基板下表面的地板，还包括至少一个三角开口谐振环；

所述辐射单元阵列包括至少两个天线贴片单元，所述天线贴片单元包括天线本体和连接于天线本体上的馈线；

所述三角开口谐振环布设于天线贴片单元间或者周围，与辐射单元阵列处于同一水平面，且所述三角开口谐振环包括顺次连接的第一段、第二段、第三段、第四段和第五段；所述第一段与第五段平行设置，且二者的延伸方向均与第三段的延伸方向垂直；所述第二段和第四段以第三段的中垂线为对称轴对称设置。

进一步地，所述辐射单元阵列中的天线贴片单元呈网格状分布。

进一步地，所述辐射单元阵列包括两个或者三个并排设置的天线贴片单元。

进一步地，所有的三角开口谐振环按行顺次排列。

进一步地，所述三角开口谐振环的谐振频率F满足：F:5.2＝a:4.84；第五段的长度与第一段的长度相同，二者底端与第三段之间的垂直距离e满足：e＝0.087*a，二者之间的水平距离c满足：c＝0.172*a，其中a为第二段的长度。

进一步地，所述第一段的长度d满足d＝0.545*a。

进一步地，所述第三段的长度b满足：b＝1.62*a。

进一步地，相邻三角开口谐振环与天线贴片单元之间的距离大于或者等于1mm。

进一步地，相邻三角开口谐振环之间距离大于或者等于0.2mm。

进一步地，所述介质基板由FR-4材料制成。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在辐射单元阵列的天线贴片单元之间放置三角开口谐振环，使得整个 MIMO天线在工作频率内，表现出高增益、低损耗的特点，同时具有馈电系统简单、体积小、加工方便、容易装配等优点；而且，可以通过调整三角开口谐振环的尺寸，实现天线工作频率的调谐，拓宽工作范围。

附图说明

图1为基于人工电磁超材料去耦的MIMO天线的结构示意图；

图2为单个三角开口谐振环的二维尺寸示意图；

图3为实施例二中的基于人工电磁超材料去耦的MIMO天线的结构示意图；

图4为谐振频率为5.2GHz三角开口谐振环折射率、等效相对磁导率、等效相对介电常数曲线示意图；

图5为隔离度参数的仿真曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图对本实用新型的应用原理作详细的描述。

开口谐振环(Split Ring Resonator，SRR)是一种具有开口环状的金属结构，在电磁波激励下可发生谐振，由于谐振时其等效磁导率为负，从而成为人工电磁超材料的基本组成单元。将开口谐振环置于辐射单元阵列的各天线贴片单元之间，并可以通过改变其结构去调节其谐振频率附近的金属欧姆损耗以及介电损耗，以实现对入射电磁波的吸收，从而提高MIMO天线单元之间的隔离度。

实施例一