利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202411382239X
申请人: 宁波大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种带有去耦功能的高自由度多天线结构,其特征在于包括矩形金属贴片阵列,所述的矩形金属贴片阵列由m*n个尺寸相同的矩形金属贴片按照m行n列均匀间隔分布形成,其中*表示乘运算符号,m和n均为整数,且m>5,n>4,每一行每相邻两个矩形金属贴片以及每一列每相邻两个矩形金属贴片均通过一个开关连接,在初始状态,所有的开关均处于断开状态,将高自由度多天线结构包括的天线数量记为N,N为大于等于2的整数,从矩形金属贴片阵列选择N列矩形金属贴片作为N个天线搭建列,从每个天线搭建列中选择所需数量的矩形金属贴片并将选择的所需数量的矩形金属贴片中任意相邻两个矩形金属贴片之间的开关闭合来搭建一个天线,从而形成N个天线,在形成N个天线后,从所述的矩形金属贴片阵列中除N个天线搭建列以外的其他列矩形金属贴片中搭建去耦结构,该去耦结构使任意两个天线在每个工作频点处的互导纳满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的一种带有去耦功能的高自由度多天线结构,其特征在于还包括介质基板、第一金属地、第二金属地和多个金属化通孔,所述的介质基板为长方体结构,将所述的介质基板的长度方向作为前后方向,宽度方向作为左右方向,高度方向作为上下方向;所述的第一金属地为矩形结构,所述的第一金属地的长度方向沿左右方向,宽度方向沿前后方向,所述的第一金属地附着在所述的介质基板的上表面,所述的第一金属地的前端与所述的介质基板的前端面齐平,所述的第一金属地的左端与所述的介质基板的左端面齐平,所述的第一金属地的右端与所述的介质基板的右端面齐平,所述的第一金属地的宽度小于所述的介质基板的长度,所述的第二金属地为矩形结构,所述的第二金属地的长度方向沿左右方向,宽度方向沿前后方向,所述的第二金属地附着在所述的介质基板的下表面,所述的第二金属地的前端与所述的介质基板的前端面齐平,所述的第二金属地的左端与所述的介质基板的左端面齐平,所述的第二金属地的右端与所述的介质基板的右端面齐平,所述的第二金属地的宽度大于所述的第一金属地的宽度;多个金属化通孔从上到下贯穿所述的第一金属地、所述的介质基板和所述的第二金属地,将所述的第一金属地和所述的第二金属地连接,使所述的第一金属地和所述的第二金属地形成为等势体;将使所述的介质基板呈左右对称的平面称为第一对称面,m*n个矩形金属贴片均附着在所述的介质基板的上表面,每个矩形金属贴片的长度方向均沿左右方向,宽度方向均沿前后方向,每一行相邻两个矩形金属贴片之间的间距以及每一列两个矩形金属贴片之间的间距均相等,将该间距记为d,每一行矩形金属贴片的前端位于同一直线,且该直线平行于所述的介质基板的前端面,每一列矩形金属贴片的左端位于同一直线,且该直线平行于所述的介质基板的左端面,将m行矩形金属贴片从后向前依次称为第1行矩形金属贴片至第m行矩形金属贴片,将n列矩形金属贴片从左向右依次称为第1列矩形金属贴片至第n列矩形金属贴片,第1行矩形金属贴片的后端所在直线位于所述的介质基板的后端的前侧,第m行矩形金属贴片的前端所在直线位于所述的第一金属地的后端的后侧,且两者之间的间距为d,第一列矩形金属贴片的左端所在直线位于所述的介质基板的左端面所在平面的右侧;第n列矩形金属贴片的右端所在直线位于所述的介质基板的右端面所在平面的左侧,所述的矩形金属贴片阵列关于所述的第一对称面呈左右对称。

3.根据权利要求2所述的一种带有去耦功能的高自由度多天线结构,其特征在于每个天线分别通过以下方式搭建得到:先选择所述的矩形金属贴片阵列中某一列矩形金属贴片,从该列矩形金属贴片的第m行矩形金属贴片开始向后选择相应数量的矩形金属贴片,然后将选择的所有矩形金属贴片中,任意相邻两个矩形金属贴片间的开关均闭合,此时一个天线搭建完成,其中,任意两个天线选择不同列的矩形金属贴片,N个天线等间距分布,且相邻两个天线间最少具有3列矩形金属贴片;

如果某个天线要工作在单个频点,在第1行矩形金属贴片的前端与第m行矩形金属贴片的后端之间的距离大于其工作频点的2分之1波长时,该天线中,位于最前一行的矩形金属贴片的前端与位于最后一行的矩形金属贴片的后端之间的距离最接近于所要求工作频点的2分之1波长;在第1行矩形金属贴片的前端与第m行矩形金属贴片的后端之间的距离小于等于其工作频点的2分之1波长时,该天线选择整列矩形金属贴片;

如果某个天线要工作在多个频点,在第1行矩形金属贴片的前端与第m行矩形金属贴片的后端之间的距离大于其多个工作频点的2分之1波长的平均值时,该天线中,位于最前一行的矩形金属贴片的前端与位于最后一行的矩形金属贴片的后端之间的距离最接近于其多个工作频点的2分之1波长的平均值;在第1行矩形金属贴片的前端与第m行矩形金属贴片的后端之间的距离小于等于其多个工作频点的2分之1波长的平均值时,该天线选择整列矩形金属贴片。

4.根据权利要求3所述的一种带有去耦功能的高自由度多天线结构,其特征在于将N个天线的工作频点数量记为M,将N个天线按照从左到右的顺序依次称为第1个天线至第N个天线,第j个天线需要搭建包括Kj个去耦分支的去耦单元,Kj为大于等于M(N‑1)的整数,j=1,2,

3,…,N;N个天线的去耦单元构成所述的去耦结构,将所述的去耦结构包括的去耦分支的数量记为S,S为大于等于MN(N‑1)的整数;对于第i个天线,i=2,3,…,N‑1,其去耦分支的搭建区域在该天线和第i+1个天线的所有去耦分支中位于最左侧的去耦分支之间,或该天线和第i‑1个天线的所有去耦分支中位于最右侧的去耦分支之间;对于第1个天线,如果该天线搭建在第1列矩形金属贴片处,则其去耦分支的搭建区域在该天线与第2个天线的所有去耦分支中位于最左侧的去耦分支之间,如果该天线未搭建在第1列矩形金属贴片处,则其去耦分支的搭建区域在该天线与第2个天线的所有去耦分支中位于最左侧的去耦分支之间,或该天线的左侧;对于第N个天线,如果该天线搭建在第n列矩形金属贴片处,则其去耦分支的搭建区域在该天线和第N‑1个天线的所有去耦分支中位于最右侧的去耦分支之间,如果该天线未搭建在第n列矩形金属贴片处,则其去耦分支的搭建区域在该天线和第N‑1个天线的所有去耦分支中位于最右侧的去耦分支之间,或该天线的右侧;

N个天线中任意一个天线的去耦单元分别通过以下方式搭建得到:将搭建该天线的矩形金属贴片的数量记为a,在该天线的搭建区域内选择没有搭建其它去耦分支的任意一列矩形金属贴片,从该列矩形金属贴片中位于第b行的矩形金属贴片开始向前选择至少3个矩形金属贴片,然后或者将选择的所有矩形金属贴片中,除了第b行矩形金属贴片和第b+1行的矩形金属贴片之间的开关不闭合外,其它任意相邻两个矩形金属贴片之间的开关均闭合,一个去耦分支搭建完成,该去耦分支称为寄生体去耦分支,或者将选择的所有矩形金属贴片中,任意相邻两个矩形金属贴片之间的开关均闭合,一个去耦分支搭建完成,该去耦分支称为自去耦分支,其中,如果a为奇数,则或者b=m‑a/2+1/2,或者b= m‑a/2‑1/2,或者b=m‑a/2+3/2,如果a为偶数,则或者b=m‑a/2+1,或者b=m‑a/2,或者b=m‑a/2+2;当该天线的所有去耦分支都搭建完成后,按照以下连接方法对该天线的所有去耦分支进行连接:将该天线在所述的矩形金属贴片阵列中所处列号记为g,即该天线在所述的矩形金属贴片阵列的第g列矩形金属贴片处搭建,将该天线位于最左侧的去耦分支在所述的矩形金属贴片阵列中所处列号记为k,即该天线位于最左侧的去耦分支在所述的矩形金属贴片阵列的第k列矩形金属贴片处搭建,将该天线位于最右侧的去耦分支在所述的矩形金属贴片阵列中所处列号记为h,即该天线位于最右侧的去耦分支在所述的矩形金属贴片阵列的第h列矩形金属贴片处搭建,如果该天线的去耦分支分布在其左侧和右侧,则将所述的矩形金属贴片阵列的第b行矩形金属贴片中位于第k列至第h列的h‑k+1个矩形金属贴片中,每相邻两个矩形金属贴片之间的开关均闭合,如果该天线的去耦分支仅分布在其左侧,则将所述的矩形金属贴片阵列中第b行矩形金属贴片中位于第k列至第g列的g‑k+1个矩形金属贴片中,每相邻两个矩形金属贴片之间的开关均闭合,如果天线的去耦分支仅分布在其右侧,则将所述的矩形金属贴片阵列中第b行矩形金属贴片中位于第g列至第h列的h‑g+1个矩形金属贴片中,每相邻两个矩形金属贴片之间的开关均闭合,此时该天线的所有去耦分支的连接完成;在该天线的所有去耦分支的连接完成后,在该天线的搭建区域中,从位于所述的矩形金属贴片阵列的第m行矩形金属贴片至第m‑2行矩形金属贴片中至少选择1个未用于搭建其去耦分支的矩形金属贴片作为该天线的接地端金属贴片,该天线的每个接地端金属贴片处均设置有一个从上到下贯穿该接地端金属贴片、所述的介质基板和所述的第二金属地的金属化通孔,该天线的每个去耦分支中位于最前一行的矩形金属贴片选择能够将其与离其直线距离最近的一个接地端金属贴片相连的某一连接路径,将该连接路径上任意相邻两个矩形金属贴片之间的开关闭合,从而实现该天线的每个去耦分支和所述的第二金属地的连接,其中,当存在多个直线距离最近的接地端金属贴片时,任意选择其中一个接地端金属贴片,连接路径选择使用矩形金属贴片最少的一个连接路径,且该连接路径上的任何一个矩形金属贴片不能出现在该天线的其它去耦分支与接地端金属贴片之间的连接路径上,当存在多个符合条件的使用矩形金属贴片最少的连接路径时,从其中任意选择一条;确定每个接地端金属贴片与其前、后、左、右相邻的矩形金属贴片之间的开关是否闭合,如果某个开关闭合,则在该开关的两端并接一个负载,此时该天线的去耦单元搭建完成;当N个天线的去耦单元均搭建完成后,形成所述的去耦结构,由于每个去耦分支都要通过一条连接路径与一个接地端金属贴片相连,且任意一个去耦分支与接地端金属贴片之间的连接路径中的矩形金属贴片不存在重复,一共有S个去耦分支,每个去耦分支与接地端金属贴片的连接路径都不相同且都包括一个负载,故共有S个负载,S个负载及负载参数选择后能够使任意两个天线在每个工作频点处的互导纳满足设计要求。

5.根据权利要求4所述的一种带有去耦功能的高自由度多天线结构,其特征在于每个所述的负载从电容和电感中选择其一,当负载为电容时,负载参数为电容值,当负载为电感时,负载参数为电感值,任意两个负载以及负载参数的选择能够相同也能够不同。