本發明涉及一種微波通信器件，尤其涉及一種介質諧振器mimo天線。

背景技術：

1、圓極化mimo天線與傳統mimo天線對比具有多方面優勢，一是信號接收與傳輸優勢，例如可以接收任意極化來波和不受多徑效應影響，二是具有抗干擾能力與適應性，三是具有應用場景優勢，在衛星通信、雷達系統以及移動通信領域廣泛適用；同時與傳統金屬貼片天線相比，介質諧振器天線具備諸多優勢，如損耗低、q值高以及設計自由度大等。當多個介質諧振器天線構成多單元天線陣列時，能有效提升信道容量和傳輸可靠性。然而，為節省空間而緊密排列介質諧振器天線時，天線間相互干擾會帶來諸多不良影響，比如匹配變差、方向圖扭曲以及輻射性能下降等。所以，開展具備解耦特性的圓極化介質諧振器mimo天線研究意義重大。

2、目前，圓極化介質諧振器mimo天線的解耦方式主要有三種。第一種是基于偏振正交性的自解耦方法，通過調整介質諧振器天線的尺寸實現自解耦；第二種是通過加額外結構實現解耦，例如添加金屬貼片等；第三種是通過順序旋轉饋電技術實現去互耦，例如合理設計饋電結構等。不過，當下大多數此類解耦天線工作在0.35?λ0-0.5?λ0區間，λ0為中心頻率對應的自由空間波長。因此，設計可以應用在緊密排列下的圓極化介質諧振器mimo天線顯得尤為必要。

技術實現思路

1、發明目的：針對上述現有技術，提出一種圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，解決目前圓極化介質諧振器mimo天線結構復雜、尺寸增加和損耗增加的問題。

2、技術方案：一種圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，所述天線的1×2天線單元陣列包括頂層兩個折疊型介質諧振器、上層基片、中間金屬地、下層基片、底層饋線結構；兩個折疊型介質諧振器并行排布在上層基片層的表面；所述折疊型介質諧振器為長方體的線性極化天線的上層和下層分別切割掉一個尺寸不同的小長方體后形成的臺階結構；兩個折疊型介質諧振器沿長邊緊密排列；中間金屬地上設有兩條矩形槽，矩形槽分別位于兩個折疊型介質諧振器的正下方；底層饋線結構包括兩條微帶饋線，分別位于兩條矩形槽的下方，且與矩形槽垂直設置。

3、進一步的，信號通過底層饋線結構的微帶饋線饋入，通過矩形槽將信號耦合到頂層的折疊型介質諧振器，折疊型介質諧振器兩側形成不同的等效對地電容，不同的等效對地電容使得兩側的極化電場分量具有不同的初始相位；兩個折疊型介質諧振器上層之間的相互耦合與下層之間的相互耦合具有不同的耦合相位；通過調整兩個折疊型介質諧振器的尺寸及位置關系，使得不同的極化電場初始相位差與不同耦合部位的耦合相位差疊加后形成兩個耦合路徑的抵消效果，從而在工作頻帶內形成互耦零點。

4、進一步的，折疊型介質諧振器所占區域的整體長度為0.21λ0~0.22λ0，整體寬度為0.195λ0~0.198λ0，高度為0.125λ0~0.130λ0，兩個折疊型介質諧振器之間的中心間距為0.2λ0~0.25λ0，λ0為中心頻率對應的自由空間波長。

5、進一步的，折疊型介質諧振器在上層后部切割掉的第一長方體的尺寸為0.123?λ0×0.197?λ0×0.008?λ0，在下層前部切割掉的第二長方體的尺寸為0.086?λ0×0.197?λ0×0.012?λ0。

6、進一步的，中間金屬地上的矩形槽的長度在0.10?λ0~0.12?λ0之間，寬在0.29?λ0~0.30?λ0之間。

7、有益效果：現有的圓極化介質諧振器mimo天線，大多數無法適用緊密排列的介質諧振器天線，除此以外，部分天線存在著設計復雜度高、成本高以及損耗增加的問題。本發明通過微帶線將信號經過矩形槽耦合到頂層的折疊型介質諧振器，通過激勵介質諧振器的tm11模。兩個折疊型介質諧振器沿著側邊緊密排列，將介質諧振器改造成折疊型，使介質諧振器天線陣列在緊密排布的同時具有著很好的隔離提升效果，同時該天線具有低ecc的優點。

8、具體的，介質諧振器采用臺階式的折疊型結構，在諧振器單元兩側形成不同的等效對地電容。不同的等效對地電容使得兩側的極化電場分量具有不同的初始相位。同時在緊密排列條件下，兩個天線單元上層之間的耦合與下層之間的耦合具有不同的耦合相位。最終，不同的極化電場初始相位差與不同耦合部位的耦合相位差疊加后形成兩個耦合路徑的抵消效果，從而在工作頻帶內形成互耦零點，降低整個工作頻帶的耦合，同時具有方向圖恢復，低ecc的優點。

技術特征：

1.一種圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，其特征在于，所述天線的1×2天線單元陣列包括頂層兩個折疊型介質諧振器（1）、上層基片（2）、中間金屬地（4）、下層基片（6）、底層饋線結構（5）；兩個折疊型介質諧振器（1）并行排布在上層基片層（2）的表面；所述折疊型介質諧振器（1）為長方體的線性極化天線的上層和下層分別切割掉一個尺寸不同的小長方體后形成的臺階結構；兩個折疊型介質諧振器（1）沿長邊緊密排列；中間金屬地（4）上設有兩條矩形槽（3），矩形槽（3）分別位于兩個折疊型介質諧振器（1）的正下方；底層饋線結構（5）包括兩條微帶饋線，分別位于兩條矩形槽（3）的下方，且與矩形槽（3）垂直設置。

2.根據權利要求1所述的圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，其特征在于，信號通過底層饋線結構（5）的微帶饋線饋入，通過矩形槽（3）將信號耦合到頂層的折疊型介質諧振器（1），折疊型介質諧振器（1）兩側形成不同的等效對地電容，不同的等效對地電容使得兩側的極化電場分量具有不同的初始相位；兩個折疊型介質諧振器（1）上層之間的相互耦合與下層之間的相互耦合具有不同的耦合相位；通過調整兩個折疊型介質諧振器（1）的尺寸及位置關系，使得不同的極化電場初始相位差與不同耦合部位的耦合相位差疊加后形成兩個耦合路徑的抵消效果，從而在工作頻帶內形成互耦零點。

3.根據權利要求1所述的圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，其特征在于，折疊型介質諧振器（1）所占區域的整體長度為0.21λ0~0.22λ0，整體寬度為0.195λ0~0.198λ0，高度為0.125λ0~0.130λ0，兩個折疊型介質諧振器（1）之間的中心間距為0.2λ0~0.25λ0，λ0為中心頻率對應的自由空間波長。

4.根據權利要求3所述的圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，其特征在于，折疊型介質諧振器（1）在上層后部切割掉的第一長方體（7）的尺寸為0.123?λ0×0.197?λ0×0.008?λ0，在下層前部切割掉的第二長方體（8）的尺寸為0.086?λ0×0.197?λ0×0.012?λ0。

5.根據權利要求3或4所述的圓極化折疊型介質諧振器mimo天線，其特征在于，中間金屬地（4）上的矩形槽（3）的長度在0.10?λ0~0.12?λ0之間，寬在0.29?λ0~0.30?λ0之間。

技術總結
本發明公開了一種圓極化折疊型介質諧振器MIMO天線，通過微帶線將信號經過矩形槽耦合到頂層的折疊型介質諧振器，通過激勵介質諧振器的TM<subgt;11</subgt;模。兩個折疊型介質諧振器沿著側邊緊密排列，將介質諧振器改造成折疊型，使介質諧振器天線陣列在緊密排布的同時具有著很好的隔離提升效果，同時該天線具有低ECC的優點。

技術研發人員：徐凱,王世瑋,施金,蔡蓉,張凌燕,張威,王炳和
受保護的技術使用者：南通大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28