一种高隔离度平面10天线MIMO系统、5G移动终端技术方案

本发明专利技术属于天线零部件或与天线结合的装置技术领域，公开了一种高隔离度平面10天线MIMO系统、5G移动终端，设置有：介质板；位于介质板正面的6个单极子天线单元和4个槽孔天线单元；位于介质板背面的金属接地板；位于所述金属接地板上的8个镂空槽和4个细缝。本发明专利技术的各个天线单元尺寸较小，且都是平面结构，易于加工，适用于目前智能手机等移动终端越来越轻薄的发展趋势；未使用复杂的去耦结构，结构简单，通过对两种不同天线单元的结构优化及位置优化设计，抑制相邻端口之间的电流，提高隔离度；由10个天线单元组成，并且天线单元之间具有良好的隔离度，天线系统获得了良好的MIMO性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高隔离度平面10天线MIMO系统、5G移动终端
本专利技术属于天线零部件或与天线结合的装置
，尤其涉及一种高隔离度平面10天线MIMO系统、5G移动终端。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着无线通信技术的迅速发展，人们对数据传输速率、通信质量的要求越来越高。5G通信已逐渐成为各国移动通信行业的研究热点。近期，我国工信部率先发布了5G系统在3000-5000MHz频段(中频段)内的频率使用规划，正式宣布规划3300-3600MHz、4800-5000MHz频段作为5G系统的工作频段。越来越多的频段覆盖要求导致在移动终端有限空间内布置多个天线并且保证各个天线单元的良好性能更加困难。MIMO技术能够在不增加通信频带带宽前提下，显著提高信道容量，从而提高信息的传输速率。因此，研究MIMO技术在手机等移动终端上的应用很有意义。手机天线由于设计空间有限，天线单元之间距离越近耦合越严重，因此去耦合是一大难点。设计中，天线单元应该尽量小或者引入去耦结构。去耦结构设计复杂，并且实际中会影响手机天线附近其他电子元器件的排布。天线单元间可引入去耦结构进行去耦，但大多数去耦结构都有加载的集总元件如电感，但集总元件的引入会带来损耗，进而导致天线效率下降，影响天线性能。不加载去耦结构的天线系统结构相对简单，在设计中需要其他方法去耦合。一种工作在2.6GHz的八元MIMO天线，天线单元之间采用极化方向正交的方式去耦合，但其为立体结构，不便于大量生产和加工。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)天线单元间会引入去耦结构进行去耦，但去耦结构中集总元件的引入会带来损耗，导致天线效率下降。(2)天线单元之间采用极化方向正交的方式去耦合，但其为立体结构，不便于大量生产和加工。解决上述技术问题的难度和意义：(1)难度：不加入去耦结构进行去耦，要求对天线单元的设计尽量小，并通过单元设计的优化使相邻端口之间的电流得到抑制。(2)意义：不加入去耦结构，不采用立体结构的设计，使天线系统结构简单易加工，有利于批量生产。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种高隔离度平面10天线MIMO系统、5G移动终端。本专利技术是这样实现的，一种高隔离度平面10天线MIMO系统，所述高隔离度平面10天线MIMO系统设置有：介质板；位于所述介质板正面的6个单极子天线单元和4个槽孔天线单元；位于所述介质板背面的金属接地板；所述金属接地板上的8个镂空槽和4个细缝。进一步，位于介质板正面的6个单极子天线单元包括：第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元、第五单极子天线单元、第六单极子天线单元。进一步，所述第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元、第五单极子天线单元、第六单极子天线单元采用直接馈电的方式，辐射枝节为弯折的结构。进一步，放置在两条长边上的第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元；馈电端远离槽孔天线单元的馈电端口；放置在两条短边上的第五单极子天线单元、第六单极子天线单元，馈电端的放置与接地板边缘保持一定距离。进一步，所述镂空槽包括：第一镂空槽、第二镂空槽、第三镂空槽、第四镂空槽、第五镂空槽、第六镂空槽、第七镂空槽、第八镂空槽；所述镂空槽为单极子单元下方的净空区域。进一步，所述槽孔天线单元包括：第一槽孔天线单元、第二槽孔天线单元、第三槽孔天线单元、第四槽孔天线单元；所述槽孔天线单元采用耦合馈电的方式，辐射贴片为L形，分布在介质板上表面，靠近接地板上第一细缝、第二细缝、第三细缝、第四细缝长边的末端。进一步，所述介质板的相对介电常数为4.4，尺寸为140mm×75mm×0.8mm，适用于大多数智能手机尺寸；所述单极子天线单元的谐振枝条长度为32.5mm，约等于3.5GHz的四分之一波长，下方的镂空槽尺寸为5mm×19mm，为净空区域，所述槽孔天线单元的馈电枝节长度为9mm，下方地板上的细缝长度为15.8mm,宽为1mm；所述金属接地板上的两个矩形镂空槽尺寸为36mm×9mm，是为放置4G天线预留的净空区域。进一步，所述金属接地板的尺寸优选为140mm×75mm。进一步，所述第一单极子天线单元与第八镂空槽长边的距离分别为4mm，第六单极子天线单元与第八镂空槽短边和介质板长边的距离分别为16mm和4mm，第一单极子天线单元和第一槽孔天线单元之间的距离为13mm，第一槽孔天线单元和第二单极子天线单元之间的距离为17mm；第二单极子天线单元和第二槽孔天线单元之间的距离为17mm。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述高隔离度平面10天线MIMO系统的5G移动终端。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术覆盖了3.4-3.6GHz频段。在整个工作频带内，任意两个天线单元之间的互耦均小于-11dB,ECC均小于0.12，具有良好的分集性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)该天线系统的各个天线单元尺寸较小，且都是平面结构，易于加工，适用于目前智能手机等移动终端越来越轻薄的发展趋势。(2)该天线系统未使用复杂的去耦结构，结构简单，通过对两种不同天线单元的结构优化及位置优化设计，抑制相邻端口之间的电流，提高隔离度。(3)该天线系统由10个天线单元组成，并且天线单元之间具有良好的隔离度，天线系统获得了良好的MIMO性能。为进一步在手机布置多个天线，实现更好的MIMO性能提供了可能性。本专利技术中的天线单元不采用复杂的去耦结构，比文献[Wong,Kin-Lu,etal.“8-antennaand16-antennaarraysusingthequad-antennalineararrayasabuildingblockforthe3.5-GHzLTEMIMOoperationinthesmartphone.”MicrowaveandOpticalTechnologyLetters58.1(2016):174-181]中的天线系统设计简单，效率高；采用平面结构，与文献[Li,Ming-Yang,etal.“Eight-portorthogonallydual-polarizedantennaarrayfor5Gsmartphoneapplications.”IEEETransactionsonAntennasandPropagation64.9(2016):3820-3830]中采用立体结构对比，结构更加紧凑，易于加工。附图说明图1是本专利技术实施例提供的高隔离度平面10天线MIMO系统结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的介质板反面结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的单极子天线单元的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的槽孔天线单元的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的MIMO天线的反射系数示意图；图6是本专利技术实施例提供的MIMO天线的传输系数示意图；图7是本专利技术实施例提供的MIMO天线的相关包络系数示意图；图中：1、介质板；2、金属接地板；3、第一单极子天线单元；4、第一槽孔天线单元；5、第二单极子天线单元；6、第二槽孔天线单元；7、第三槽孔天线单元；8、第三单极子天线单元；9、第四槽孔天线单元；10、第四单极子天线单元；11、第五单极子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，所述高隔离度平面10天线MIMO系统设置有：介质板；位于所述介质板正面的6个单极子天线单元和4个槽孔天线单元；位于所述介质板背面的金属接地板；位于所述金属接地板上的8个镂空槽和4个细缝。

【技术特征摘要】
1.一种高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，所述高隔离度平面10天线MIMO系统设置有：介质板；位于所述介质板正面的6个单极子天线单元和4个槽孔天线单元；位于所述介质板背面的金属接地板；位于所述金属接地板上的8个镂空槽和4个细缝。2.如权利要求1所述的高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，位于介质板正面的6个单极子天线单元包括：第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元、第五单极子天线单元、第六单极子天线单元。3.如权利要求2所述的高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，所述第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元、第五单极子天线单元、第六单极子天线单元采用直接馈电的方式，辐射枝节为弯折的结构。4.如权利要求2所述的高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，放置在两条长边上的第一单极子天线单元、第二单极子天线单元、第三单极子天线单元、第四单极子天线单元；馈电端远离槽孔天线单元的馈电端口；放置在两条短边上的第五单极子天线单元、第六单极子天线单元，馈电端的放置与接地板边缘保持一定距离。5.如权利要求1所述的高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，所述镂空槽包括：第一镂空槽、第二镂空槽、第三镂空槽、第四镂空槽、第五镂空槽、第六镂空槽、第七镂空槽、第八镂空槽；所述镂空槽为单极子单元下方的净空区域。6.如权利要求1所述的高隔离度平面10天线MIMO系统，其特征在于，所述槽孔天线单元包括：第一槽孔天线单元、第二槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓敬亚，姚娇，孙冬全，郭立新，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61