基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统及移动终端技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统及移动终端，天线系统包括至少四个的天线单元，所述天线单元包括支架、第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支，所述第一耦合分支的一端与所述接地分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置，所述第二耦合分支的一端与所述馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置。本实用新型专利技术使得传统的环形天线变成具有三处耦合区域的耦合式环形天线。该耦合式环形天线系统的天线效率高，隔离度好，且结构简单，易于加工制作，垂直放置高度低，有利于移动终端朝轻薄化方向发展。

5G Broadband MIMO Antenna System and Mobile Terminal Based on Coupled Annular Antenna

【技术实现步骤摘要】
基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统及移动终端
本技术涉及天线
，尤其涉及一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统及移动终端。
技术介绍
第五代移动通信技术(5G)将在2020年大规模商用，在未来几年中，新的移动终端天线和基站天线将有很广阔的应用市场。5G分为6GHz以下(Sub-6GHz)的低频和24GHz以上的高频(这个高频通常也被称为5G的毫米波)。与目前的4G相比，5G具有很多方面的优越性，比如高的传输速率，低的延迟时间和高的可靠性等。为了达到5G所需要的高传输速率，在5G的Sub-6GHz的应用中将采用多进多出(MIMO)的技术。MIMO天线作为MIMO无线通信系统的重要器件，有着举足轻重的地位。MIMO技术实质上是为系统提供时间分集增益和空间复用增益，获取高空间分集增益可以有效提高信道的可靠性，降低信道误码率，最后达到提高数据速率的目的。根据目前各国的研究，5G技术相比4G技术来说，其峰值速率将有20倍以上的提升，所以4G系统中使用的2个或者4个天线的MIMO天线结构已经不能满足5G系统中对传输速率和连接可靠性的要求。在5G的Sub-6GHz系统中，具有更多天线个数的MIMO天线结构，比如8个天线的MIMO天线将被应用到手持设备。因为天线占据的空间和天线的个数成正比，所以如何将多个天线放置在手持设备的有限空间内是一个需要解决的问题。此外，在手持设备日渐趋于更薄，更窄的边框(全面屏)的大环境下，设计满足天线效率和天线相互之间隔离度的MIMO天线结构变得更加复杂。在5GSub-6GHz系统的用于中存在的另外一个挑战就是如何设计出宽频的天线系统使其能够覆盖所有5GSub-6GHz频段。3GPP公布了5GSub-6GHz的三个频段为：N773.3～4.2GHz，N783.3～3.8GHz以及N794.4～5.0GHz。各国可以根据具体情况在上述三个频段中选取各自要使用的具体频段，比如2017年11月9日，我国国家工信部就公布下述三个频段：3.3GHz～3.4GHz，3.4～3.6GHz和4.8GHz～5GHz频段为我国5G系统的工作频段。到目前为止，虽然存在很多含有不同天线个数的MIMO的天线设计，但是大多数都是只能覆盖一个或两个5G频段。因此，设计出一种天线性能良好且能够覆盖5G系统中的Sub-6GHz所有频段(也即从3.3～5GHz)的含有多个天线个数的(如8个)MIMO天线系统显得尤为重要。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统及移动终端，可以覆盖6GHz以下的所有5G频段，且天线性能好。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，包括至少四个的天线单元，所述天线单元包括支架、第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支，所述第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支分别固定设置于所述支架上，所述第一耦合分支的一端与所述接地分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置，所述第二耦合分支的一端与所述馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置。进一步的，所述第一耦合分支远离接地分支的一端与所述第二耦合分支远离馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或高度方向上重叠设置。这里，当耦合分支分布在支架两个不同的面上时产生的重叠称为厚度方向上的重叠设置；当耦合分支分布在支架一个相同的面上时产生的重叠称为长度或高度方向上的重叠设置。也就是说，重叠设置可以由耦合分支分布在支架的两个不同的面上产生，也可以由耦合分支分布在支架的同一个面上产生。进一步的，所述第一耦合分支和馈电分支分别设置于所述支架的一侧面上，所述第二耦合分支和接地分支分别设置于所述支架的另一侧面上；所述第一耦合分支的一端与所述第二耦合分支的一端、所述第一耦合分支的另一端与所述接地分支的一端以及所述第二耦合分支的另一端与所述馈电分支的一端均在所述支架的厚度方向上重叠设置。进一步的，所述第一耦合分支和第二耦合分支的形状均为L形，所述接地分支的形状与所述馈电分支的形状相同。进一步的，所述接地分支远离第一耦合分支的一端设有接地点，所述馈电分支远离第二耦合分支的一端设有馈电点。进一步的，所述天线单元还包括微带线，所述微带线与所述馈电点电气连接。进一步的，所述第一耦合分支与所述接地分支重叠部分的长度值和所述第二耦合分支与所述馈电分支重叠部分的长度值相等。进一步的，所述支架的材质电介质材料。进一步的，所述天线单元的数目为八个。进一步的，所述天线单元的工作频率范围是3.3～5GHz。本技术涉及的另一技术方案为：一种移动终端，包括所述的基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统。本技术的有益效果在于：第一耦合分支的一端与接地分支的一端以及第二耦合分支的一端与馈电分支的一端并未直接相连，而是通过部分重叠的方式使得天线单元形成三个耦合区域，可以覆盖6GHz以下的5G所有频段，且天线效率高，隔离度好，适用于手机等移动终端。本技术的天线系统，其结构简单，易于加工制作，垂直放置高度低，有利于移动终端朝轻薄化方向发展。附图说明图1为本技术实施例一的含有8个天线单元的5G宽频MIMO天线系统的移动终端的结构示意图；图2为本技术实施例一的含有MIMO天线系统的移动终端的侧视图；图3为本技术实施例一的天线单元的结构示意图；图4为本技术实施例一的含有8个天线单元的MIMO天线系统的S-参数图；图5为本技术实施例一的含有8个天线单元的MIMO天线系统的天线总效率图；图6为本技术实施例一的天线单元的简化示意图；图7为只有上边水平部耦合的环形天线单元的简化示意图；图8为只有两边垂直部耦合的环形天线单元的简化示意图；图9为传统的环形天线单元的简化示意图；图10为图6～图9中的天线单元的S-参数图。标号说明：1、PCB板；2、天线单元；21、支架；22、第一耦合分支；221、水平部；222、垂直部；23、第二耦合分支；24、馈电分支；241、馈电点；25、接地分支；251、接地点；26、微带线；3、第一位置；4、第二位置；5、第三位置；6、第四位置。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本技术最关键的构思在于：将传统的环形天线在其两侧和上部进行隔断并使得环形天线形成两个或三个耦合区域，可以覆盖6GHz以下的5G所有频段。特别，在其具有两侧的两个耦合区域后在其上部附加一个耦合区域的目的是为了更好地提升天线的性能。请参照图2及图3，一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，包括至少四个的天线单元2，所述天线单元2包括支架21、第一耦合分支22、第二耦合分支23、馈电分支24和接地分支25，所述第一耦合分支22、第二耦合分支23、馈电分支24和接地分支25分别固定设置于所述支架21上，所述第一耦合分支22的一端与所述接地分支25的一端在所述支架21的厚度方向上或长度方向上重叠设置，所述第二耦合分支23的一端与所述馈电分支24的一端在所述支架21的厚度方向上或长度方向上重叠设置。从上述描述可知，本技术的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，包括至少四个的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括支架、第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支，所述第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支分别固定设置于所述支架上，所述第一耦合分支的一端与所述接地分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置，所述第二耦合分支的一端与所述馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置。

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，包括至少四个的天线单元，其特征在于，所述天线单元包括支架、第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支，所述第一耦合分支、第二耦合分支、馈电分支和接地分支分别固定设置于所述支架上，所述第一耦合分支的一端与所述接地分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置，所述第二耦合分支的一端与所述馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或长度方向上重叠设置。2.根据权利要求1所述的基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，其特征在于，所述第一耦合分支远离接地分支的一端与所述第二耦合分支远离馈电分支的一端在所述支架的厚度方向上或高度方向上重叠设置。3.根据权利要求2所述的基于耦合式环形天线的5G宽频MIMO天线系统，其特征在于，所述第一耦合分支和馈电分支分别设置于所述支架的一侧面上，所述第二耦合分支和接地分支分别设置于所述支架的另一侧面上；所述第一耦合分支的一端与所述第二耦合分支的一端、所述第一耦合分支的另一端与所述接地分支的一端以及所述第二耦合分支的另一端与所述馈电分支的一端均在所述支架的厚度方向上重叠设置。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵安平，任周游，
申请(专利权)人：深圳市信维通信股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44