面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线制造技术

本发明专利技术涉及一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，包括自上而下依次叠加的三层介质板，即第一介质板、第二介质板和第三介质板；所述介质板的大小尺寸和材料相同，所述第一介质板的上表面设置有不完整圆形金属贴片，所述圆形金属贴片的边缘处设置有弧形缺口，所述第一介质板、第二介质板及第三介质板之间分布设置有第一金属贴片和第二金属贴片；本发明专利技术为宽带微带天线，采用口径共享技术，实现了天线结构的小型化，小型化程度可达到(50±0.5)％，两个单元天线公共带宽达(13.4±0.1)％，具有单向辐射和成本低的特性，采用耦合馈电技术，提高了单元天线间的端口隔离度和远场辐射增益。

Shared two element microstrip MIMO antenna based on radiation structure for 5g application

The invention relates to a shared two unit microstrip MIMO antenna based on radiation structure for 5g application, which comprises three layers of media plates successively stacked from top to bottom, i.e. the first media plate, the second media plate and the third media plate; the size and material of the media plate are the same, the upper surface of the first media plate is provided with an incomplete circular metal patch, and the edge of the circular metal patch The first medium plate, the second medium plate and the third medium plate are distributed with the first metal patch and the second metal patch; the invention is a broadband microstrip antenna, which adopts the aperture sharing technology to realize the miniaturization of the antenna structure, the miniaturization degree can reach (50 \u00b1 0.5)%, the common bandwidth of the two unit antennas can reach (13.4 \u00b1 0.1)%, and has one-way radiation Because of the low cost of radiation and the coupling feed technology, the port isolation and far-field radiation gain are improved.

【技术实现步骤摘要】
面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线
本专利技术属于无线通讯
，具体涉及一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线。
技术介绍
移动通信技术的当今发展速度最快的
之一，移动通信经过前面4代的发展，已经落地的5G无线通信技术能够给人们的生产和生活带来革命性的影响，会引发新一代以信息科技为首的产业革命。而只要涉及到无线通信，则系统中必需一个器件，即天线设备，而且天线设备的性能也对整个无线移动通信系统的性能有着重要的影响。尤其是5G移动智能设备中，天线的个数更多，当然最主要的还是完成信息传输任务的数据通信天线。MIMO技术是5G无线移动通信系统的主要技术之一，主要实现5G无线系统的高速率数据传输。MIMO天线可以通过分集技术实现，分集技术包括角度分集、频率分集和极化分集；其中，极化分集是一种根据电磁波传播特性而实现的一种分集技术，即两个正交极化的电磁波是完全不相关的；而空间传播的电磁波极化特性又与辐射电磁波的天线结构或者天线放置方向有关，基于以上特性，两个正交极化的天线之间也是不相关的。基于极化分集技术的MIMO天线在很多文献中出现，但是大多数基于极化分集技术的天线都是将两个或者多个结构相同的天线结构正交放置。如期刊文献“Acompacttribandquad-elementMIMOantennausingSRRringforhighisolation”，AnithaRamachandran等，IEEEAntennasandWirelessPropagationLetters，第16期，第1409-1412页，2016年，公开了一种基于SRR环实现高隔离的微型三频四元MIMO天线，该文章中记载了将四个“弓”型结构的天线正交的分布在一个正方形介质基板的四个角上，实现了两个相邻天线的极化形式正交。期刊文献“DesignofanE-shapedMIMOantennausingIWOalgorithmforwirelessapplicationat5.8GHz”，A.R.Mallahzadeh等，ProgressInElectromagneticsResearch，第90期，第187-203页，2009年，公开了一种基于IWO算法适用于5.8GHz无线应用的E型MIMO天线，该文章中记载了四个“E”字型结构的微带天线按照相邻天线正交的规律并排放置在一个长方形介质板上，实现了四单元微带MIMO天线，并且在工作频带内每两个单元天线端口间隔离度都小于-20±3％dB。中国专利申请CN109494463A公开了一种互补半圆形结构的高隔离度MIMO天线，包括在介质基板上正交设置的第一天线单元和第二天线单元；两个天线单元的结构都是由一个半圆形金属贴片和一个矩形金属贴片组成，采用极化分集技术，使两个天线单元间的耦合变得很小，实现了高端口隔离度。上述文献中，存在两个问题，第一个问题，每个MIMO天线结构中的多个单元天线都是独立地分布在介质基板上，导致整个MIMO天线系统的体积比较大，MIMO天线中单元个数越多，天线的几何尺寸就会越大，对于极化技术的进一步优化，带来了技术障碍。尽管相关人员通过不断研究端口隔离技术，尽可能地减小两个单元天线间的距离，实现小型化，比如在两个单元之间增加接地金属结构，增加用于实现电磁超材料的SRR结构等，但是只能在一定程度上解决上述问题，上述技术不可能将二单元MIMO天线的几何结构减小到单个天线的大小。第二个问题，微带结构MIMO天线结构中的单元天线工作频带比较窄，不能实现宽屏带工作。尽管天线带宽过窄可以通过改变单元天线的类型来拓展带宽，比如利用平面单极子结构天线来代替微带天线，工作频带得到拓展，但是天线的辐射能量空间分布也发生了变化。因此，如何提供一种面向5G应用微带MIMO天线，以解决当前应用于智能终端的MIMO天线小型化和微带天线带宽拓展问题，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，以解决当前应用于智能终端的MIMO天线小型化和微带天线带宽拓展问题。为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，包括自上而下依次叠加的三层介质板，即第一介质板、第二介质板和第三介质板；所述介质板的大小尺寸和材料相同，所述介质板的表面均设有金属贴片。优选地，所述第一介质板的上表面设置有不完整圆形金属贴片，所述圆形金属贴片的边缘处设置有圆弧缺口。优选地，所述圆形金属贴片的数量为四个，每两个相邻圆形金属贴片的间距相等，每个所述圆形金属贴片的边缘处设置有四个圆弧缺口。优选地，所述圆形金属贴片的半径为9.0～9.5mm，所述圆弧缺口的半径为2.7～3.0mm，所述圆弧缺口的角度为36～40°。优选地，所述第一介质板、第二介质板之间设置第一金属贴片，所述第一金属贴片刻蚀在所述第一介质板的下表面或所述第二介质板的上表面。优选地，所述第二介质板、第三介质板之间设置第二金属贴片，所述第二金属贴片刻蚀在所述第二介质板的下表面或所述第三介质板的上表面。优选地，所述第一金属贴片、第二金属贴片的方向相互垂直、中心重合，且中心均与所述介质板的中心重合；所述第一金属贴片、第二金属贴片的一端分别设置有馈电通孔。优选地，所述第三介质板的下表面在对应所述馈电通孔的位置设置有非金属圆形区域，所述非金属圆形区域的半径大于所述馈电通孔的半径；所述第三介质板的下表面设置有金属接地板。优选地，所述介质板的材料为玻璃纤维环氧树脂，介电常数为4～5％。优选地，所述第一介质板的厚度为1.4～2.0mm，所述第二介质板的厚度为0.2～0.5mm，所述第三介质板的厚度为1.5～2.0mm。本专利技术所获得的有益技术效果：1)本专利技术解决了现有技术中所存在的缺陷，本专利技术为宽带微带天线，具有单向辐射特性，即将天线的辐射能量全部集中在一个方向上辐射；采用口径共享技术，实现了天线结构的小型化，小型化程度可达到(50±0.5)％，对于二单元天线结构而言，小型化程度已经达到了极限；同时，两个单元天线公共带宽达(13.4±0.1)％；2)本专利技术虽然是一个三层结构，但是所用介质基板材料是一种常用低成本材料，在普及应用中具有成本低的特性；3)本专利技术采用耦合馈电技术，将两个激励馈电金属贴片放置在多层介质板的不同表面，并且两个激励金属贴片正交放置，提高了单元天线间的端口隔离度和远场辐射增益；4)本专利技术采用带有四个缺口的圆形辐射结构，且该带有四个缺口的圆形结构可以在平面上进行扩展，扩展成若干个具有周期性的结构，该结构可以谐振在两个不同频点上，在一定程度上实现了天线的宽带化。上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。根据下文结合附图对本申请具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述及其他目的、优点和特征。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，包括自上而下依次叠加的三层介质板(1)，即第一介质板(11)、第二介质板(12)和第三介质板(13)；所述介质板(1)的大小尺寸和材料相同，所述介质板(1)的表面均设有金属贴片。

【技术特征摘要】
1.一种面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，包括自上而下依次叠加的三层介质板(1)，即第一介质板(11)、第二介质板(12)和第三介质板(13)；所述介质板(1)的大小尺寸和材料相同，所述介质板(1)的表面均设有金属贴片。2.根据权利要求1所述的面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，所述第一介质板(11)的上表面设置有不完整圆形金属贴片(111)，所述圆形金属贴片(111)的边缘处设置有圆弧缺口(112)。3.根据权利要求2所述的面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，所述圆形金属贴片(111)的数量为四个，每两个相邻圆形金属贴片(111)的间距相等，每个所述圆形金属贴片(111)的边缘处设置有四个圆弧缺口(112)。4.根据权利要求3所述的面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，所述圆形金属贴片(111)的半径为9.0～9.5mm，所述圆弧缺口(112)的半径为2.7～3.0mm，所述圆弧缺口(112)的角度为36～40°。5.根据权利要求1-4任一项所述的面向5G应用基于辐射结构共享二单元微带MIMO天线，其特征在于，所述第一介质板(11)、第二介质板(12)之间设置第一金属贴片(121)，所述第一金属贴片(121)刻蚀在所述第一介质板(11)的下表面或所述第二介质板(12)的上表面。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海雄，卢磊，崔娟娟，赵鹏，
申请(专利权)人：榆林学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61