[发明专利]一种射频天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，更具体地说，涉及一种射频天线。

背景技术

随着半导体工艺的高度发展，对当今的电子系统集成度提出了越来越高的要求，器件的小型化成为了整个产业非常关注的技术问题。然而，不同于IC芯片遵循“摩尔定律”的发展，作为电子系统的另外重要组成——射频模块，却面临着器件小型化的高难度技术挑战。射频模块主要包括了混频、功放、滤波、射频信号传输、匹配网络与天线等主要器件。其中，天线作为最终射频信号的辐射单元和接收器件，其工作特性将直接影响整个电子系统的工作性能。然而天线的尺寸、带宽、增益等重要指标却受到了基本物理原理的限制(固定尺寸下的增益极限、带宽极限等)。这些指标极限的基本原理使得天线的小型化技术难度远远超过了其它器件，而由于射频器件的电磁场分析的复杂性，逼近这些极限值都成为了巨大的技术挑战。

同时，随着现代电子系统的复杂化，多模服务的需求在无线通信、无线接入、卫星通信、无线数据网络等系统中变得越来越重要。而多模服务的需求进一步增大了小型化天线多模设计的复杂度。除去小型化的技术挑战，天线的多模阻抗匹配也成为了天线技术的瓶颈。另一方面，多输入多输出系统(MIMO)在无线通信、无线数据服务领域的高速发展更进一步苛刻地要求了天线尺寸的小型化并同时保证良好的隔离度、辐射性能以及抗干扰能力。然而，传统的终端通信天线主要基于电单极子或偶极子的辐射原理进行设计，比如最常用的平面反F天线(PIFA)。传统天线的辐射工作频率直接和天线的尺寸正相关，带宽和天线的面积正相关，使得天线的设计通常需要半波长的物理长度。在一些更为复杂的电子系统中，天线需要多模工作，就需要在馈入天线前额外的阻抗匹配网络设计。但阻抗匹配网络额外的增加了电子系统的馈线设计、增大了射频系统的面积同时匹配网络还引入了不少的能量损耗，很难满足低功耗的系统设计要求。因此，小型化、多模式的新型天线技术成为了当代电子集成系统的一个重要技术瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述宽带多模、小体积、低工作频率、高辐射效率等缺陷，提供一种射频天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种射频天线，所述射频天线包括多面体结构和附着在多面体结构上的多个超材料射频天线，每个超材料射频天线包括附着介质、馈线、设置在附着介质一表面的金属片，所述馈线通过耦合方式馈入所述金属片，所述金属片上形成有微槽结构。

进一步地，所述多个超材料射频天线设置在多面体结构的每一个侧面上。

进一步地，所述多面体结构为四面体结构、六面体结构或八面体结构。

进一步地，所述金属片为铜片或银片。

进一步地，所述微槽结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻形成在附着介质上。

进一步地，所述附着介质为陶瓷基板、环氧树脂基板或聚四氟乙烯基板。

进一步地，所述附着介质为多面体。

进一步地，所述微槽结构由铜线或银线制成。

进一步地，所述每个超材料射频天线的馈线相互连接，并一起连接到基带信号处理器上。

进一步地，所述微槽结构为互补式开口谐振环结构、互补式螺旋线结构、开口螺旋环结构、双开口螺旋环结构以及互补式弯折线结构中的一种或者是通过前面几种结构衍生、复合、组合或组阵得到的结构。

根据本发明的射频天线，多面体的侧面设置有多个超材料射频天线，使得多面体各个侧面上的超材料射频天线可以独立覆盖特定的区域，通过设计各个超材料射频天线的方向性特征、增益等，可以实现一定空间或全空间较好的信号覆盖，能够较大提高射频天线的整体辐射效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为第一种形式的超材料射频天线的结构示意图；

图2为第二种形式的超材料射频天线的结构示意图；

图3a为互补式开口谐振环结构的示意图；

图3b所示为互补式螺旋线结构的示意图；

图3c所示为开口螺旋环结构的示意图；

图3d所示为双开口螺旋环结构的示意图；

图3e所示为互补式弯折线结构的示意图；

图4a为图3a所示的互补式开口谐振环结构其几何形状衍生示意图；

图4b为图3a所示的互补式开口谐振环结构其扩展衍生示意图；

图5a为三个图3a所示的互补式开口谐振环结构的复合后的结构示意图；