一种毫米波天线的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种贴片毫米波天线去耦的结构和方法。


背景技术：

2.毫米波天线：波长为毫米的对应频率的电磁波称之为毫米波，一般意义上，毫米波是30ghz-300ghz范围，但是学术上一般将28ghz和24ghz频段也归为毫米波范畴，因为这两个频段已经具有了和毫米波类似的高频特性，且在天线设计等角度与30ghz以上的毫米波具有很多相似之处。
3.贴片天线：金属地板在bottom层，top层用特定的矩形金属覆盖，适当的馈电方式可以实现此种天线的良好辐射，因为类似于将矩形金属天线结构像片子一样贴在地板上方的介质上，因此称之为贴片天线，贴片天线是毫米波频段重要的天线形式。毫米波频段多用贴片天线形成辐射，这与低频段多用单极子、环天线等形成辐射有一定区别。
4.吞吐量：表示通信系统在单位时间/带宽内能够传输的信号量，由于通信系统的本质就是进行信号传输，因此吞吐量是衡量一个通信系统最重要的系统指标之一。
5.目前针对毫米波天线的结构技术很少，毫米波频率高，尺寸小，因此结构难度大，实际工程上一般不会对结构做过多设计，在设计毫米波阵列时由于单元间耦合作用，就会使天线的辐射性能收到影响，且形成毫米波mimo天线时，也会对mimo天线系统的吞吐量造成影响，一般而言，同样的天线辐射特性，隔离度越差，对应形成的mimo天线系统的吞吐量越差。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种毫米波天线，解决目前毫米波天线在没有足够的空间的情况下，去耦难、隔离度差的问题。
7.为解决上述问题，本实用新型提供一种毫米波天线，其特征在于，包括地板、第一天线单元、第二天线单元和间接耦合单元；所述第一天线单元包括第一辐射结构和第一馈电结构；所述第二天线单元包括第二辐射结构和第二馈电结构；所述间接耦合单元位于所述第一天线单元和所述第二天线单元的下方；所述间接耦合单元包括横向设置的第一耦合带条、伸向所述第一天线单元的第二耦合带条以及伸向所述第二天线单元的第三耦合带条；所述第一辐射结构和所述第二辐射结构主体呈矩形并均在上边缘设有一矩形凹槽；所述第二耦合带条和所述第三耦合带条上各设有一通孔；所述第一辐射结构和第一馈电结构电性相连；第二辐射结构和第二馈电结构电性相连；所述间接耦合单元通过所述通孔和所述地板连接在一起。
8.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一天线单元和所述第二天线单元的天线结构为贴片天线结构。
9.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述凹槽的长度为0.4
±
0.02mm，宽度为
0.25
±
0.01mm。
10.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一馈电结构通过微带线伸入所述凹槽与所述第一辐射结构相连；所述第二馈电结构通过微带线伸入所述凹槽与所述第二辐射结构相连。
11.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构均位于所述凹槽的中间位置。
12.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一辐射结构和所述第二辐射结构的长度为4.43
±
0.05mm，宽度为3.75
±
0.05mm。
13.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一辐射结构和所述第二辐射结构之间的距离为0.3
±
0.01mm。
14.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一耦合带条的长度为4.26
±
0.05mm。
15.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第一耦合带条距离所述第一辐射结构和所述第二耦合结构的距离为0.75
±
0.03mm。
16.可选的，在所述的一种毫米波天线中，所述第二耦合带条距离所述第一辐射结构的距离为0.27
±
0.01mm；所述第三耦合带条距离所述第二辐射结构的距离为0.27
±
0.01mm。
17.本实用新型的有益效果是：
18.通过在两个贴片天线的附近设置一个间接耦合单元，使得两贴片天线之间同时存在直接耦合和间接耦合；通过对各单元尺寸的调试和天线匹配单元的调试，实现天线直接耦合和间接耦合相位相反，产生抵消的效果，从而实现毫米波天线的去耦，解决了目前毫米波天线在没有足够的空间的情况下，去耦难、隔离度差的问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实施例所提供的一种毫米波天线的结构图；
21.图2为本实施例所提供的一种毫米波天线的去耦原理图；
22.图3为本实施例所提供的一种毫米波天线的去耦等效电路图；
23.图4为本实施例所提供的一种毫米波天线的s参数仿真图；
24.图5为本实施例所提供的一种毫米波天线的仿真方向图；
25.其中，各附图标记说明如下：
26.1-第一馈电结构；2-第二馈电结构；3-第一辐射结构；4-第二辐射结构；5-第一耦合带条；6-第二耦合带条；7-第三耦合带条；8-通孔。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种毫米波天线作进一步详细说明。需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他
们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及附图说明中的“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，以便描述本实用新型的实施例，而不用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的结构在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、的方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、的方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
29.图1为本实施例所提供的一种毫米波天线的结构图，如图1所述，本实施例提供一种毫米波天线，其特征在于，包括地板(图中未示出)、第一天线单元、第二天线单元和间接耦合单元；所述第一天线单元包括第一辐射结构3和第一馈电结构1；所述第二天线单元包括的第二辐射结构4和第二馈电结构2；所述间接耦合单元位于所述第一天线单元和所述第二天线单元的下方；所述间接耦合单元包括横向设置的第一耦合带条5、伸向所述第一天线单元的第二耦合带条6以及伸向所述第二天线单元的第三耦合带条7；所述第一辐射结构1和所述第二辐射结构2主体呈矩形并均在上边缘设有一矩形凹槽；所述第一辐射结构1和第一馈电结构电性3相连；所述第二辐射结构2和所述第二馈电结构4电性相连；所述第二耦合带条6和所述第三耦合带条7上各设有一通孔8；所述间接耦合单元通过所述通孔8和所述地板连接在一起。
30.在本实施例中，所述第一辐射结构3和所述第二辐射结构4的优选长度为4.43
±
0.05mm，宽度为3.75
±
0.05mm；所述第一辐射结构3和所述第二辐射结构4之间的距离为0.3
±
0.01mm；辐射结构的尺寸一般决定了天线所工作的频率，在多辐射结构的天线系统中，为了得到更好的辐射效率，就需要天线之间隔离度更高；若无法使辐射结构之间的间隔更大，就需要对天线做去耦的操作，以达到更好的天线隔离度。
31.更佳的，所述凹槽的长度为0.4
±
0.02mm，宽度为0.25
±
0.01mm；所述第一馈电结构1和所述第二馈电结构2均位于所述凹槽的中间位置，并通过微带线伸入所述第一辐射结构3和所述第二辐射结构4的内部进行馈电；所述第一辐射结构和所述第二辐射结构的长度为4.43
±
0.05mm，宽度为3.75
±
0.05mm。
32.更佳的，所述第一耦合带条5的长度为4.26
±
0.05mm，所述第一耦合带条5距离所述第一辐射结构3和所述第二耦合结构4的距离为0.75
±
0.03mm，所述第二耦合带条6距离所述第一辐射结构3的距离为0.27
±
0.01mm，所述第三耦合带条7距离所述第二辐射结构4的距离为0.27
±
0.01mm。
33.图2为本实施例所提供的一种毫米波天线的去耦原理图，下面将结合图2对本实施例所提供的一种毫米波天线的去耦原理做进一步解释：
34.从图中可以看出，所述第一天线单元的能量有两种途径耦合到所述第二天线单元，一是直接耦合，将能量耦合到所述第二天线单元；二是先将能量耦合到所述间接耦合单元，而后，所述间接耦合单元和所述第二天线单元耦合，将能量耦合到所述第二天线单元上，此时，经过间接耦合的能量，相位发生了变化，与直接耦合的能量相位相反，可以形成抵消的效果。
35.图3为本实施例所提供的一种毫米波天线的去耦等效电路图，此等效电路图只是对本实施例贴片天线耦合原理的一种直观体现，其中匹配的电路元件并非实际匹配正好用到的电路元件，实际上，本领域技术人员很容易可以联想到，为了使本实用新型的天线系统直接耦合和间接耦合的能量相位相反，相互抵消，可以通过在所述第一天线单元、所述第二天线单元和所述间接耦合单元直接增加电容电感以达到上述效果。具体的匹配方式为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。
36.图4为本实施例所提供的一种毫米波天线的s参数仿真图，从图中可以看出，天线在26.8-28.7ghz范围内的s11＜-10db，实现了良好的谐振；在此基础上，当没有解耦结构时，天线12间的s21在-5db；加入解耦结构后的天线间隔离度达到了15db以上，实现了良好的隔离效果。
37.图5为本实施例所提供的一种毫米波天线的仿真方向图，由于结构的对称性，所述第一天线单元和所述第二天线单元的的方向图也关于y轴对称，因此只给出所述第一天线单元的仿真方向图。此事的仿真增益为7.023dbi，说明天线单元实现了很好的辐射。即天线在实现良好去耦特性的同时保证了很好的辐射特性。
38.综上所述，本实施例提供一种毫米波天线，其特征在于，包括地板、第一天线单元、第二天线单元和间接耦合单元；所述第一天线单元包括第一辐射结构和第一馈电结构；所述第二天线单元包括的第二辐射结构和第二馈电结构；所述间接耦合单元位于所述第一天线单元和所述第二天线单元的下方；所述间接耦合单元通过所述通孔和所述地板连接在一起；所述第一天线单元和所述第二天线单元之间存在直接耦合和间接耦合，通过间接耦合单元可以将间接耦合从第一天线单元传递到第二天线单元上，实现直接耦合能量和间接耦合能量的抵消，实现毫米波天线的去耦，解决了目前毫米波天线在没有足够的空间的情况下，去耦难、隔离度差的问题。
39.上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。