CN115498407A - 一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带mimo天线 - Google Patents

Abstract

本申请属于天线技术领域，涉及一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带MIMO天线。天线单元包括：介质基板以及设在介质基板正面的辐射贴片、微带线以及第一陷波贴片；微带线的一端与辐射贴片相连，另一端延伸至介质基板的边缘；第一陷波贴片包括：对称间隔设在微带线两侧的第一部分、第二部分以及第三部分；第一部分为平行于微带线的矩形结构，且矩形结构的两端朝向远离微带线的方向弯折四次形成对称的螺旋结构；第二部分为垂直于微带线的矩形结构，第二部分的一端与第一部分的中心相连，第二部分的另一端朝向远离辐射贴片的方向弯折三次并形成第三部分。本申请具有强陷波特性。

Description

一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带MIMO天线

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带MIMO天线。

背景技术

随着科技的不断进步，作为无线通信中的基础器件的天线也在顺应潮流不断发展。由于无线通信的应用越来越多，通信环境越来越复杂，所以需要天线拥有更宽的带宽来接收信号。

超宽带天线是一种频段特别宽的天线类型，适用于如今复杂的通信环境，但一开始只在军事领域使用所以并没有被众多的学者研究。直到2002年时FCC将3.1-10.6GHz频段作为商用和民用的使用范围之后，大家才开始重点研究超宽带天线。由于超宽带天线有着带宽非常宽、高速率、低功耗、抗多径干扰等优点，所以在用于民用之后就发展迅速，受到了很多学者的青睐。

目前超宽带天线主要面临着两个方面的问题：1）天线的超宽带特性导致天线接收到一些干扰信号，从而影响了通信系统的正常工作；2）在已有的超宽带陷波天线中天线的陷波特性还不是很好，只能在特定频点陷波最强而其他陷波频带内的陷波特性并不明显。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种具有强陷波特性的天线单元以及超宽带MIMO天线，具有强陷波特性。

一种具有强陷波特性的天线单元，包括：介质基板以及设在所述介质基板正面的辐射贴片、微带线以及第一陷波贴片；

所述微带线的一端与所述辐射贴片相连，另一端延伸至介质基板的边缘；

所述第一陷波贴片包括：对称间隔设在所述微带线两侧的第一部分、第二部分以及第三部分；

所述第一部分为平行于所述微带线的矩形结构，且所述矩形结构的两端朝向远离所述微带线的方向弯折四次形成对称的螺旋结构；所述第二部分为垂直于所述微带线的矩形结构，所述第二部分的一端与所述第一部分的中心相连，所述第二部分的另一端朝向远离所述辐射贴片的方向弯折三次并形成所述第三部分。

在一个实施例中，所述第一陷波贴片还包括：第四部分以及第五部分；

所述第四部分为垂直于所述第二部分的矩形结构，一端与所述第二部分的中点相连，另一端与所述第五部分相连；

所述第五部分为圆环结构，且所述第五部分与所述第三部分分别设在所述第二部分的两侧。

在一个实施例中，还包括：设在所述介质基板背面的地板；

所述地板为矩形结构且所述地板的长度小于所述微带线的长度；

所述地板设在与所述第一陷波贴片相对应的位置，所述地板上对称设有两个扇形的第一切槽，所述第二部分的另一端经过所述第一切槽内。

在一个实施例中，所述地板上还对称设有两个半圆形状的第二切槽。

在一个实施例中，还包括：设在所述介质基板背面且与所述地板之间具有间隔的第二陷波贴片；

所述第二陷波贴片为垂直于所述微带线的矩形结构，且所述矩形结构的两端朝向远离所述地板的方向弯折四次形成对称的螺旋结构。

在一个实施例中，所述微带线的宽度、所述第一部分的宽度以及所述第二部分的宽度依次减小。

在一个实施例中，所述辐射贴片为椭圆形结构，且椭圆形结构的一个短轴顶点与所述微带线的一端相连。

一种超宽带MIMO天线，包括：四个具有强陷波特性的天线单元；

四个天线单元呈旋转正交分布。

在一个实施例中，还包括：设在所述介质基板正面的隔离贴片，以隔离任意两个相邻的天线单元。

在一个实施例中，所述隔离贴片包括：与四个天线单元一一对应且间隔设置的四个隔离枝节；

每个隔离枝节的一端设在介质基板的边缘中部，另一端向介质基板的中部延伸并朝对应天线单元的方向弯折。

上述具有强陷波特性的天线单元，将天线单元设置为微带贴片天线的形式，并关于微带线长度方向的中心线轴对称，在介质基板上设置了辐射贴片、微带线以及第一陷波贴片，其中，第一陷波贴片包括不同形状的结构，不同的结构在相近频点处产生不同的陷波，且各个结构之间相互作用，使某个特定频段的每个频点的电流都始终被集中在第一陷波贴片上的不同位置，对应同一陷波频点的电流集中位置可能是某一个或某几个结构，从而导致天线在跨越2GHz左右频带内的电磁波均被强力束缚，无法辐射出去，形成一段持续的强陷波，且该段陷波天线的S₁₁值趋近于-5，陷波十分明显；区别于现有技术中的三角形陷波特征，本申请产生的是矩形陷波特征，实现了强陷波特性，可以更加强力地抑制干扰信号，确保抑制干扰信号的能力始终保持高强度，也就是在一个频段内均拥有很好的陷波，在该陷波频段内能够更好地抑制更多干扰信号的接收，从而使通信系统更加稳定地运行，提高系统的可靠性以及准确性；而且，还具有超宽带、高增益、全向性好等优点，通过简单的结构实现更优的性能。

附图说明

图1为一个实施例中具有强陷波特性的天线单元的正面示意图；

图2为一个实施例中具有强陷波特性的天线单元的背面示意图；

图3为一个实施例中超宽带MIMO天线的正面示意图；

图4为另一个实施例中超宽带MIMO天线的正面示意图；

图5为另一个实施例中超宽带MIMO天线的背面示意图；

图6为另一个实施例中超宽带MIMO天线的整体示意图；

图7为一个实施例中超宽带MIMO天线的整体尺寸图；

图8为一个实施例中超宽带MIMO天线的天线单元的正面尺寸图；

图9为一个实施例中超宽带MIMO天线的天线单元的背面尺寸图；

图10为一个实施例中超宽带MIMO天线的S₁₁曲线示意图；

图11为另一个实施例中超宽带MIMO天线的S₁₁曲线示意图；

图12为一个实施例中超宽带MIMO天线的S-参数曲线示意图；

图13为一个实施例中超宽带MIMO天线的增益曲线示意图；

图14为一个实施例中超宽带MIMO天线在6GHz的E面辐射方向图；

图15为一个实施例中超宽带MIMO天线在8GHz的E面辐射方向图；

图16为一个实施例中超宽带MIMO天线在10GHz的E面辐射方向图。

附图标记：

天线单元A；

介质基板1，辐射贴片2，微带线3；

第一陷波贴片4，第一部分41，第二部分42，第三部分43，第四部分44，第五部分45，第六部分46；

地板5，第一切槽51，第二切槽52；

第二陷波贴片6，第一部位61，第二部位62；

隔离枝节7，第一枝节71，第二枝节72。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多组”的含义是至少两组，例如两组，三组等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，本申请各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

本申请提供了一种具有强陷波特性的天线单元，如图1至图2所示，在一个实施例中，包括：介质基板1以及设在介质基板1正面的辐射贴片2、微带线3以及第一陷波贴片。

介质基板1为矩形板状结构，以x方向为介质基板的宽度方向，以y方向为介质基板的长度方向，以同时垂直于x方向和y方向的z方向为介质基板的高度方向。本申请不限制介质基板的尺寸和材质，可以根据需求进行具体设计，例如，介质基板采用的材料为Rogers5880，介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。

辐射贴片2为椭圆形结构，长轴与x方向平行，短轴与y方向平行。椭圆形结构的一个短轴顶点与微带线的一端相连，保证足够的平滑边与微带线过渡，从而进一步拓展天线的带宽；而且，椭圆形结构相对平缓的弧形边缘影响了流经辐射贴片边缘的电流与周围结构上的电流之间相互作用的效果，有利于维持陷波特性。

微带线3为矩形结构，一端与椭圆形结构相连，另一端垂直延伸至介质基板的边缘中点；以x方向为微带线的宽度方向，以y方向为微带线的长度方向。

第一陷波贴片包括：对称间隔设在微带线3两侧的第一部分41、第二部分42以及第三部分43；第一部分41为平行于微带线3长度方向的矩形结构，且矩形结构的两端朝向远离微带线3的方向对向弯折四次形成对称的螺旋结构，以作为第六部分46；第二部分42为垂直于微带线3长度方向的矩形结构，第二部分42的一端与第一部分41的中心相连，第二部分42的另一端朝向远离辐射贴片2和远离介质基板1边缘的方向弯折三次并形成螺旋结构的第三部分43。

本实施例的工作过程是：天线单元的微带线末端与线缆连接，电流通过线缆流经微带线到达辐射贴片，电流主要流经辐射贴片的边缘，在边缘变成电磁波辐射出去，进而无线传送信号。在特定的频段，微带线与第一陷波贴片耦合，大部分电流集中在第一陷波贴片上，进而无法流经辐射贴片，导致电磁波无法辐射出去，进而形成陷波。在除陷波频段以外的工作频段内，电流可以很好的沿辐射贴片的边缘辐射出去，发射和接收信号，使通信系统正常工作。

上述具有强陷波特性的天线单元，将天线单元设置为微带贴片天线的形式，并关于微带线长度方向的中心线轴对称，在介质基板上设置了辐射贴片、微带线以及第一陷波贴片，其中，第一陷波贴片包括不同形状的结构，不同的结构在相近频点处产生不同的陷波，且各个结构之间相互作用，使某个特定频段的每个频点的电流都始终被集中在第一陷波贴片上的不同位置，对应同一陷波频点的电流集中位置可能是某一个或某几个结构，从而导致天线在跨越2GHz左右频带内的电磁波均被强力束缚，无法辐射出去，形成一段持续的强陷波，且该段陷波天线的S₁₁值趋近于-5，陷波十分明显；区别于现有技术中的三角形陷波特征，本申请产生的是矩形陷波特征，实现了强陷波特性，可以更加强力地抑制干扰信号，确保抑制干扰信号的能力始终保持高强度，也就是在一个频段内均拥有很好的陷波，在该陷波频段内能够更好地抑制更多干扰信号的接收，从而使通信系统更加稳定地运行，提高系统的可靠性以及准确性；而且，还具有超宽带、高增益、全向性好等优点，通过简单的结构实现更优的性能。

优选地，微带线3的宽度、第一部分41的宽度以及第二部分42的宽度依次减小，第一部分41的长度小于第二部分42的长度，以在特定的频段和频点更多地与微带线耦合，更多地在第一陷波贴片上聚集电流，从而进一步增强天线的强陷波特性。

在一个实施例中，第一陷波贴片还包括：第四部分44以及第五部分45；第四部分44为垂直于第二部分42的矩形结构，一端与第二部分42的中点相连，另一端朝向远离介质基板1边缘的方向并与第五部分45相连；第五部分45为圆环结构，且第五部分45与第三部分43分别设在第二部分42的两侧，也就是说，第四部分44和第五部分45设在第二部分42的一侧，第三部分43设在第二部分42的另一侧。

本实施例中，第四部分和第五部分的设置，能够与各部分（第一部分、第二部分、第三部分以及第六部分）的至少一个结构相互作用，通过圆环形的结构改变了电流流经路径以及各个结构之间的电流相互作用的效果，从而改变了第一陷波贴片的电流分布，使不同频点的电流同时聚集分布在第一陷波贴片上，能够增强抑制干扰信号的能力，使天线的S₁₁值趋近于零，进一步强化了天线频段内的强陷波特性。

在一个实施例中，还包括：设在介质基板1背面的地板5。地板5为矩形结构，设在与第一陷波贴片相对应的位置，也就是说，地板5与第一陷波贴片相对设在介质基板1的两面；地板5的三条边分别与介质基板1的三条边重合，也就是说，地板5的顶边设在介质基板1的内部，地板5的底边与介质基板1的底边重合，地板5的两个侧边分别与介质基板1的两个侧边的一部分重合。

本实施例中，以x方向为地板的宽度方向，以y方向为地板的长度方向；地板的长度小于微带线的长度，以确保天线上的电流能够正常通过微带线到达辐射贴片并辐射出去，避免辐射贴片与地板之间产生影响，导致天线不能正常工作。

地板5的顶边上对称设有两个扇形的第一切槽51，第一切槽51包括1/4圆弧形状的边，且第一切槽51的圆心设在介质基板的边缘上，也就是第一切槽51的两个直角边分别与地板的两条相邻边重合。第一切槽的设计，可以改善天线的阻抗匹配特性，拓展天线的工作带宽，实现超宽带的特性；不同大小的第一切槽拓展带宽的能力不同，可以根据实际情况进行具体设置。

第二部分42的另一端以及与第二部分另一端相连的第三部分的一段均经过第一切槽51内，也就是说，第二部分42的另一端与第一切槽51相对设在介质基板1的两面，同时第三部分43的一段与第一切槽51相对设在介质基板1的两面，即第二部分的另一端与第一切槽在介质基板的高度方向上正对设置，同时第三部分的一段与第一切槽在介质基板的高度方向上正对设置，以使第二部分的另一端以及第三部分的一段共同与第一切槽之间产生弧形边缘耦合效应，能够减少陷波频段内的波动，从而进一步增强天线的强陷波特性。

优选地，地板5的侧边上还对称设有两个半圆形状的第二切槽52，第二切槽52的直边与介质基板1的侧边重合，且第二切槽52与第一切槽51之间以及第二切槽52与地板5底边之间均具有间隙。第二切槽的设计，能够改变电流在金属地板上的流经路线，抵消由于设置第一陷波贴片对超宽带性能造成的影响，保持天线在除陷波频段外的工作频带内的超宽带特性，并进一步改善阻抗匹配，进一步拓展带宽。

在一个实施例中，还包括：设在介质基板1背面且与地板5之间具有间隔的第二陷波贴片；第二陷波贴片为垂直于微带线3长度方向的矩形结构，以作为第一部位61；而且矩形结构的两端朝向远离地板的方向对向弯折四次形成对称的螺旋结构，以作为第二部位62。

本实施例中，微带线与地板相互耦合，地板与第二陷波贴片相互耦合，在特定频点，第二陷波贴片将电流汇聚在第一部位以及第二部位，从而将电流束缚住，电磁波无法辐射出去，产生了第二陷波，进而抑制更多频段的干扰信号；而且，在介质基板的背面增加陷波结构可以节省单个天线单元的使用空间，从而使天线更加小型化。

优选地，地板5与第二陷波贴片之间的距离大于0.5mm，第一部位的长度为地板顶部宽度的69%-85%，以保证具有足够的长度来和地板耦合，确保足够的电流聚集在第一部位和第二部位上，进而确保陷波频点的性能，同时避免和地板边缘相互作用影响天线的性能，且减少金属的使用从而节省成本。需要说明，以x方向为第一部位的长度方向，以y方向为第一部位的宽度方向。

本申请还提供了一种超宽带MIMO天线，如图3所示，在一个实施例中，包括：四个具有强陷波特性的天线单元；四个天线单元呈旋转正交分布，也就是说，四个天线单元关于介质基板的中心呈旋转对称分布，且任意相邻的两个天线单元的方向互相垂直。

本实施例中，天线采用微带线馈电的方式进行馈电，天线的输入阻抗为50欧姆，有利于与SMA接口连接，进行之后的测试。

上述超宽带MIMO天线，四个天线单元阵列分布以形成多输入多输出天线，可以并行传输信号，从而可以有效地大幅度提高通信系统传输信号的传输速率，使MIMO天线具有超宽带特性，从而将MIMO天线的应用从特定场景拓展到智能车等更多的领域；而且，本申请的天线单元辐射的为线极化波，四个天线单元相互正交，可以使天线的线极化波相互正交，相邻天线单元的线极化波对于本天线单元来说为交叉极化，无法被接收，进而极大程度上避免了两个天线单元之间的相互影响；再者，四个天线单元呈旋转正交分布，使得天线单元之间的间隔距离较小，有效地提高了各个天线单元之间的隔离度，减小了天线单元之间的干扰，使每个天线单元可以独立地工作，不受其他天线单元的影响，从而减小天线的尺寸，实现天线的小型化。

如图4至图6所示，优选地，还包括：设在介质基板正面的隔离贴片，以在天线单元之间相互影响较强的频点吸收相邻天线单元产生的干扰信号，防止干扰信号影响天线单元的工作，进而隔离任意两个相邻的天线单元A。

进一步优选地，隔离贴片包括：与四个天线单元一一对应且间隔设置的四个隔离枝节7；每个隔离枝节7的一端设在介质基板的边缘中部，另一端向介质基板的中部延伸并朝对应天线单元的方向弯折，也就是说，每个隔离枝节7均形成一个L形结构，且四个L形结构呈旋转正交分布。

上述设置有利于改善天线单元的阻抗匹配，进一步减小了各个天线单元之间的相互干扰，使每个天线单元可以独立工作，互不影响，天线的剖面低且结构紧凑，减小了天线的整体尺寸，实现了天线的小型化，便于携带，并降低了成本。

更进一步优选地，隔离枝节7包括第一枝节71以及第二枝节72，第一枝节71沿着平行于微带线3的长度方向设置，第二枝节72沿着垂直于微带线3的长度方向设置，且第一枝节71的长度大于第二枝节72的长度，以保证各个天线单元之间的隔离度，并减少隔离枝节与辐射贴片之间的耦合作用，进一步实现天线的小型化。

如图7至图9所示，在一个具体的实施例中，超宽带MIMO天线为旋转对称结构，其中，第三部分包括第一线段、第二线段以及第三线段，第一线段、第二线段以及第三线段依次相连且逐次同方向垂直设置以形成矩形螺旋结构；第六部分包括第四线段、第五线段、第六线段以及第七线段，第四线段、第五线段、第六线段以及第七线段依次相连且逐次同方向垂直设置以形成矩形螺旋结构；第二部位包括第八线段、第九线段、第十线段以及十一线段，第八线段、第九线段、第十线段以及十一线段依次相连且逐次同方向垂直设置以形成矩形螺旋结构；各线段以及线段之间的重叠部分均为矩形结构；第二部分、第三部分以及第六部分的宽度均相等。

具体的尺寸参数如下：天线的整体尺寸为52.5*52.5*0.544mm³；介质基板的长度A1=52.5mm，介质基板的宽度A2=52.5mm，介质基板的厚度为0.508mm；辐射贴片的长轴为18mm，辐射贴片的短轴为10mm；微带线长度B1=11.82mm，微带线宽度B2=1.55mm；第一部分的长度C1=8mm，第一部分的宽度C2=1mm；第二部分的长度C3=10mm，第二部分的宽度为0.5mm；第三部分中第一线段的长度C4=4.25mm，第三部分中第二线段的长度C5=2.5mm，第三部分中第三线段的长度C6=2.5mm；第四部分的长度C7=1mm，第四部分的宽度为0.4mm；第六部分中第四线段的长度C8=3mm，第六部分中第五线段的长度C9=2.5mm，第六部分中第六线段的长度C10=1.5mm，第六部分中第七线段的长度C11=1.5mm；地板的长度D1=11mm，地板的宽度D2=25mm，地板的顶边宽度D3=13mm；第一部位的长度E1=10mm，第一部位的宽度E2=1mm；第二部位中第八线段的长度E3=4mm，第二部位中第九线段的长度E4=2.4mm，第二部位中第十线段的长度E5=2.4mm，第二部位中十一线段的长度E6=1.4mm，第二部位的宽度E7=0.4mm，地板与第二陷波贴片的距离E8=1mm；第一枝节的长度F1=23.25mm，第一枝节的宽度F2=1.5mm，第二枝节的长度F3=15.5mm，第二枝节的宽度F4=1mm；第一枝节在宽度方向上与介质基板边缘的距离分别为27.25mm和23.75mm，其中，第一枝节与靠近对应天线单元的介质基板边缘的距离F5=27.25mm，第一枝节与远离对应天线单元的介质基板边缘的距离F6=23.75mm；第五部分的内径R1=1.2mm，第五部分的外径R2=2mm；第一切槽的半径R3=6mm，第二切槽的半径R4=2mm，第一切槽与第二切槽的距离为0.5mm。

本实施例中，天线工作在4GHz-11.5GHz，实现了超宽带特性，且第一陷波贴片在6.8GHz-7.4GHz频段产生了第一陷波，第二陷波贴片在8.4GHz-9.1GHz频段产生了第二陷波，每个天线单元之间的隔离度都在-20dB以下，达到了高隔离度的标准，每个单元之间可以互不干扰正常工作，有利于通信系统的稳定性。

本发明使用电磁全波仿真软件CST对超宽带陷波天线进行仿真分析和优化，对其结构参数、S₁₁参数、S-参数、天线的增益以及辐射方向图进行了研究。

如图10所示的S₁₁曲线示意图（第一陷波贴片包括：第一部分、第二部分、第三部分和第六部分），S₁₁参数为自反射系数，即输入回波损耗，表征有多少能量被反射回输入端口，越少的能量被返回就意味着越多的能量被辐射出去，S₁₁越小越好。由图可知，S₁₁参数在陷波频段内（6.8GHz-9.5GHz）均在-10dB以上，频段的陷波形状类似矩形，S₁₁的值在-5dB左右，即可以很好地进行陷波，具有很好的强陷波特性，在整个陷波频段的每个陷波频点的陷波特性都很强，可以在该频段拒绝接收更多干扰信号，维持通信系统的稳定。除了陷波频段外，天线在4GHz-12.8GHz频带内S₁₁值均小于-10dB，证明天线实现了超宽带的特性，有利于通信系统的稳定运行。

如图11所示的S₁₁曲线示意图（第一陷波贴片包括：第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第五部分和第六部分）。由图可知，S₁₁参数在两个陷波频段内均在-10dB以上；第一个陷波频段也就是强陷波频段的陷波形状类似矩形，S₁₁的值接近0，即可以更好地进行陷波，具有更好的陷波特性，除陷波频点外的陷波特性也很强；第二个陷波频点的S₁₁的值也接近0，即该陷波频点的陷波性能良好，可以拒绝接收更多干扰信号，维持通信系统的稳定。除了两个陷波频段外，天线在4GHz-11.5GHz频带内S₁₁值均小于-10dB，证明天线实现了超宽带的特性，有利于通信系统的稳定运行。

图12给出了天线的S-参数曲线图（第一陷波贴片包括：第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第五部分和第六部分），S-参数为散射参数，描述了传输通道的特性，本实施例中S-参数包括正向传输系数S₂₁、S₃₁和S₄₁，在本申请的天线中，S₂₁、S₃₁和S₄₁的值分别等于S₁₂、S₁₃、S₁₄的值，S₁₂、S₁₃、S₁₄分别为第2个天线单元、第3个天线单元和第4个天线单元与第1个天线单元之间的反向传输系数，也就是隔离度，因此观察S₂₁、S₃₁、S₄₁即可得出隔离度的大小，隔离度越小越好，证明天线单元之间相互影响越小。从图中可以看出MIMO天线的S₂₁、S₃₁、S₄₁均在-20dB以下，证明MIMO天线的隔离度较好，天线单元之间的相互影响小，每个天线单元可以独立稳定地工作。

图13给出了天线的增益曲线图（第一陷波贴片包括：第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第五部分和第六部分），天线增益是指在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比，它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度，用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，增益越大越好。从图中可以看出，第一个强陷波频段天线的增益持续小于0，即在这段频带内天线都无法接收信号，从而拒绝了干扰信号的接收，且陷波能力强，可以更好地拒绝接收干扰信号。第二个陷波频点天线的增益最低可以达到-5.5dBi，证明在该陷波频点天线具有良好的陷波特性。除了两个陷波频段之外，天线的增益均大于0，且最大可以达到6.2dBi，证明天线在除两个陷波频段以外的超宽带的频带范围内可以正常地工作。

图14至图16给出了本发明在工作频带内不同频点的E面辐射方向图（第一陷波贴片包括：第一部分、第二部分、第三部分、第四部分、第五部分和第六部分），辐射方向图是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，是对天线辐射特性的图形描述方法。从方向图中可以看出天线在E面的辐射方向图呈现“8”字形，证明天线呈现全向性，可以接收各个方向的信号。

综上所述，本申请将具有强陷波特性的超宽带天线和MIMO天线相结合，充分发挥两种天线的优点，使天线具有超宽带和多输入输出的特点，并具有多个陷波频带也就是具有抑制多种干扰信号的陷波能力，而且，在特定的陷波频带上还具有强陷波特性，有利于传输的稳定性，并具有很高的通信系统传输效率，从而使天线可以在更加复杂多变的通信环境中工作。同时，天线的各个天线单元之间的隔离度较好，可以保证每个天线单独稳定的工作互不干扰，可以用于多种领域，保证了通信系统的稳定工作，发展前景广阔。另外，天线的尺寸较小，实现了天线的小型化，结构简单，易于制作，加工成本低。最后，天线还具有全向的辐射特性，可以接收来自各个方向的信号，并用于多种场景，进而可以广泛地应用于基站、无线通信系统、车联网等领域。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，包括：介质基板以及设在所述介质基板正面的辐射贴片、微带线以及第一陷波贴片；

所述微带线的一端与所述辐射贴片相连，另一端延伸至介质基板的边缘；

所述第一陷波贴片包括：对称间隔设在所述微带线两侧的第一部分、第二部分以及第三部分；

所述第一部分为平行于所述微带线的矩形结构，且所述矩形结构的两端朝向远离所述微带线的方向弯折四次形成对称的螺旋结构；所述第二部分为垂直于所述微带线的矩形结构，所述第二部分的一端与所述第一部分的中心相连，所述第二部分的另一端朝向远离所述辐射贴片的方向弯折三次并形成所述第三部分。

2.根据权利要求1所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，所述第一陷波贴片还包括：第四部分以及第五部分；

所述第四部分为垂直于所述第二部分的矩形结构，一端与所述第二部分的中点相连，另一端与所述第五部分相连；

所述第五部分为圆环结构，且所述第五部分与所述第三部分分别设在所述第二部分的两侧。

3.根据权利要求2所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，还包括：设在所述介质基板背面的地板；

所述地板为矩形结构且所述地板的长度小于所述微带线的长度；

所述地板设在与所述第一陷波贴片相对应的位置，所述地板上对称设有两个扇形的第一切槽，所述第二部分的另一端经过所述第一切槽内。

4.根据权利要求3所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，所述地板上还对称设有两个半圆形状的第二切槽。

5.根据权利要求3或4所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，还包括：设在所述介质基板背面且与所述地板之间具有间隔的第二陷波贴片；

所述第二陷波贴片为垂直于所述微带线的矩形结构，且所述矩形结构的两端朝向远离所述地板的方向弯折四次形成对称的螺旋结构。

6.根据权利要求1至4任一项所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，所述微带线的宽度、所述第一部分的宽度以及所述第二部分的宽度依次减小。

7.根据权利要求1至4任一项所述的具有强陷波特性的天线单元，其特征在于，所述辐射贴片为椭圆形结构，且椭圆形结构的一个短轴顶点与所述微带线的一端相连。

8.一种超宽带MIMO天线，其特征在于，包括：四个权利要求1至7任一项所述的具有强陷波特性的天线单元；

四个天线单元呈旋转正交分布。

9.根据权利要求8所述的超宽带MIMO天线，其特征在于，还包括：设在所述介质基板正面的隔离贴片，以隔离任意两个相邻的天线单元。

10.根据权利要求9所述的超宽带MIMO天线，其特征在于，所述隔离贴片包括：与四个天线单元一一对应且间隔设置的四个隔离枝节；

每个隔离枝节的一端设在介质基板的边缘中部，另一端向介质基板的中部延伸并朝对应天线单元的方向弯折。

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