一種毫米波mimo天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及MMO天線的技術領域，尤其是指一種小型寬帶高隔離度的毫米波M頂O天線。
【背景技術】
[0002]毫米波指的是頻率在30GHz-300GHz范圍內的電磁波，其對應的波長范圍為Imm-10mm。近年來，由于頻譜資源擁擠的現狀，以及對高速通信需求持續(xù)增長，毫米波領域已經成為國際電磁波頻譜資源研究、開發(fā)和利用的一個極其活躍的領域。毫米波頻段擁有著大量連續(xù)的頻譜資源，為超高速寬帶無線通信的實現提供了可能。
[0003]2010年，東南大學毫米波國家重點實驗室提出發(fā)展我國毫米波近遠程通信標準Q-LINKPAN(這里Q表示在40?50GHz的Q-波段，LINKPAN表示既可以支持短距高速覆蓋(PAN)，也可支持遠距高速傳輸(LINK))，并于同年開展研究。2012年9月IEEE802.1laj任務組(TG)正式成立。該標準主要由中國的企業(yè)和研究機構推動.包括59?64GHz和43.5?47GHz兩個頻段，其中IEEE802.1 Iaj (45GHz)主要基于近程標準Q—LINKPAN—SJ013年12月，工信部分別發(fā)布40?50GHz頻段固定業(yè)務中點對點無線接入系統和移動業(yè)務中寬帶無線接入系統頻率使用事宜的通知。短距離高速率通信(PAN)分配了 5.9GHz (42.3GHz_47GHz，47.2GHz-48.4GHz)，頻段中的移動業(yè)務規(guī)劃用于寬帶無線接入系統，而遠距離高速率通信(LINK)分配了3.6GHz (40.5GHz-42.3GHz，48.4GHz_50.2GHz)，頻段中的固定業(yè)務規(guī)劃用于點對點無線接入系統。這些表明了我國的毫米波通信技術將會在Q-波段展開。
[0004]Q—LINKPAN或IEEE802.1laj(45GHz)的物理層傳輸擬采用多輸入多輸出MMO技術(即多輸入多輸出技術)。該技術能在有限的頻譜資源條件下，有效地提高無線通信系統的容量和可靠性，也因此被廣泛地應用到許多無線通信系統中。毫米波頻段在移動通信系統中的使用，將允許基站上裝載成百上千的天線，并能同時工作，因此這一關鍵技術也被稱為uMassive ΜΙΜΟ"。我國毫米波通信技術的發(fā)展，既給毫米波天線設計提供機遇，同時也帶來挑戰(zhàn)。同時，隨著移動智能終端的高速發(fā)展，應用于手機終端的毫米波天線的設計也將成為未來研究的熱點和難點。
[0005]毫米波天線以及MMO天線去耦合的研究和實用新型已經取得了一定的成果。隨著毫米波無線通行的快速發(fā)展，許多研究的重點放在如何實現毫米波天線的寬帶化上。在不少毫米波天線研究和實用新型設計中，SIW(基片集成波導)、多層PCB(印刷電路板)、LTCC(低溫炭燒陶瓷)等技術被提及和使用。由于60GHz頻段的免費開放，相當一部分實用新型的天線設計主要是應用于該頻段，而應用在Q-波段的毫米波天線的實用新型，則相對少很多。在MMO天線方面，小型化，寬帶化天線的研究與設計也已經受到了重視。許多相關實用新型己提出多種用于提高小型MMO天線單元間的隔離度的方法。而應用在Q-波段的小型MMO天線設計的實用新型非常少。
[0006]2012年，Ke Gong等人在IEEE Transact1ns on Antennas and Propagat1n發(fā)表題為“Substrate Integrated Waveguide Cavity-Backed Wide Slot Antenna for 60-GHz Bands”的文章，通過在IW(基片集成波導)上加載寬縫隙從而實現天線的寬帶化，可用單層PCB板加工而成。
[0007]Amer Hagras等人于2012年在IEEE Antennas and Propagat1n SocietyInternat1nal Symposium發(fā)表題為 “Low-mutual coupling antenna array formillimeter-wave MIMO applicat1ns”的文章，該天線工作在60GHz頻段，采用介質諧振天線作為單元天線，蝕刻在地板上的槽縫用于“截斷”表面電流，而兩天線之間的金屬帶在天線工作時相當于一個諧振元件，這兩個措施可以減小天線單元之間的互耦。
[0008]2013年，T.Zhang等人在2013Proceedings of the Internat1nal Symposium onAntennas&Propagat1n 發(fā)表題為 “A Q-Band dual-mode cavity-backed wideband patchantenna with independently controllable resonances，，的文章，除了貝占片天線本身的諧振頻率外，饋電過孔和圓盤放置在貼片天線與饋電結構之間，使得在高頻處達到良好的阻抗匹配，出現了雙諧振的特性。當兩個諧振頻率點靠近時，阻抗帶寬將增加。
[0009]在現有的毫米波天線設計中，主要考慮如何增大阻抗帶寬問題，以及考慮性能獨立可控問題，少有考慮對天線進行MMO的設計并研究如何減小天線單元間的互耦問題，而本實用新型采用一種的隔離結構來減小不同天線輻射單元間的互耦，還能同時增加天線的峰值增益。在阻抗匹配方面，還引入特殊的天線結構引入多個諧振模式，進而改善阻抗匹配，來達到寬阻抗帶寬的目的。實現了二單元及四單元MMO天線陣的寬帶寬、隔離度高、尺寸小、可進行獨立可控等特性。

【發(fā)明內容】

[0010]本實用新型的目的在于現有技術的不足與缺點，提出一種小型寬帶高隔離度的毫米波MMO天線，該天線獨立可控、結構緊湊、尺寸小、特性好，同時實現了低互耦、寬帶寬、小尺寸等問題，具有可控性能的移動終端MMO天線系統的設計要求，更適合集成到移動終端設備系統上。
[0011 ]為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為:一種毫米波MMO天線，包括有兩個不同的輻射單元，分別為第一輻射單元和第二輻射單元，以及激勵端口、饋電過孔、底面圓盤的阻抗匹配結構、阻抗變化器、第一金屬過孔、第二金屬過孔;所述第一輻射單元和第二輻射單元印制在基板的正面，該第一輻射單元為矩形貼片單元，該第二輻射單元為U形貼片單元，該矩形貼片單元置于U形貼片單元的U形口中；所述激勵端口由50歐姆的共面波導直接饋電，蝕刻在基板的背面;所述饋電過孔用于連接饋電部分和輻射單元部分，位于U形貼片單元中；所述阻抗匹配結構的底面圓盤蝕刻在基板的背面，其作用相當于一個電容，能夠抵消饋電過孔引入的電感，實現阻抗匹配;所述阻抗變化器蝕刻在基板的背面，使得特性阻抗由75歐姆變?yōu)?0歐姆，以實現輻射單元與饋電部分間的阻抗匹配;所述第一金屬過孔在饋電處兩端形成有兩排過孔，用于抑制饋電處表面波的產生;所述第二金屬過孔在兩個輻射單元周圍構成一個反射腔體，用于提高天線的峰值增益。
[0012]所述反射腔體為介質集成波導方形腔，兩個輻射單元置于該介質集成波導方形腔的中間位置。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有如下優(yōu)點與有益效果:
[0014]1、與已有的MMO天線陣比較，本實用新型引入兩片不同的微帶貼片輻射單元，有效地增加了阻抗帶寬，并實現了諧振點的獨立可控。適當地調整貼片單元的尺寸以及饋電過孔和圓盤結構的尺寸，就可以得到很好的阻抗帶寬，而隔離度受到的影響很小。也就是說，本設計可以獨立地調整阻抗帶寬。
[0015]2、與已有的MMO天線陣比較，本實用新型引入了介質集成波導(SIW)腔結構，這種結構在天線之間構成一個反射腔體，可提高天線的峰值增益。除此之外，由于形成了一個較為封閉的結構，還可以減小兩個天線單元結構之間的互耦，使得在MMO天線陣中單元天線的阻抗帶寬維持原有天線的特性，同時減小單元之間的耦合度。該結構使得天線單元之間無需在而外加入其他去耦的結