用于移动终端的自解耦MIMO天线制造技术

一种用于移动终端的自解耦MIMO天线，属于电磁场与微波技术领域。本发明专利技术针对多个天线单元放置在狭小的移动终端空间内相互耦合严重的问题。包括：介质基板的两条长边对称向上90度弯折形成两条天线单元安放区，14个天线单元对称设置在天线单元安放区；每个天线单元的下开口矩形框固定在天线单元安放区的外侧表面，T型耦合馈电元件固定在天线单元安放区的内侧表面；T型耦合馈电元件连接微带线；两个矩形弯折结构线在下开口矩形框内对称设置于T型耦合馈电元件的两侧，并与下开口矩形框的上边框连接；下开口矩形框的每条侧边框连接一个倒L型结构线的水平段终端；50Ω同轴线穿过介质基板与天线地板与微带线连接实现馈电。本发明专利技术实现了天线的自解耦。了天线的自解耦。了天线的自解耦。

【技术实现步骤摘要】
用于移动终端的自解耦MIMO天线


[0001]本专利技术涉及用于移动终端的自解耦MIMO天线，属于电磁场与微波


技术介绍

[0002]随着5G通信技术的日趋成熟，应用于移动终端的多输入多输出(Multiple In Multiple Out,MIMO)天线技术变得越来越重要。为了适应5G通信技术，移动终端也需要做出改进，这对移动终端天线的尺寸及性能等方面提出了更高的要求。现今5G与通信方面的新兴技术如大数据和人工智能的进一步融合，带动了整个社会的数字化、信息化转变，随之产生的新的需求将推动移动通信技术向6G方向演进。
[0003]为了保证移动终端天线通信的全向性，在天线设计时不仅仅要考虑与手机中的金属有一定的距离，还应该考虑远离一些其他的部件如电池、摄像头等，从而给天线留出足够的区域(简称净空区)。目前手机终端的发展趋势具备如下特点：净空区域越来越小，终端天线具有较低的剖面高度，天线变得更加复杂以及天线数量越来越多。移动终端发展带来的这些特点会导致原本并不大的天线放置空间越来越小，从而留给设计师们的自由度越来越小；同时，为了提高移动终端数据传输速率，移动终端MIMO天线的数目要足够多，至少要达到6个。然而数目如此多的天线单元放置在狭小的移动终端空间内又会导致天线单元之间的相互耦合非常严重，严重的耦合将会影响天线的性能，特别是会增加天线的相关性，导致天线的辐射效率降低，使得天线达不到预期的工作效果，从而导致通信效果变差。因此，如何减弱天线的耦合，保证天线性能是移动终端MIMO天线的重点研究内容。/>[0004]由此在有限的空间内摆放多个天线单元的同时实现天线单元间高的隔离度成为当下关键的挑战。传统的去耦合技术，例如中和线去耦、缺陷地去耦合、地板枝节去耦合等虽然能实现隔离的增加，但是效果并不好；例如提高隔离度达到20dB时，由于隔离元件的引入，天线的效率会降低。
[0005]当前具有自隔离功能的天线受到关注，自隔离天线元件的独特之处在于天线元件本身既是天线辐射元件，又是隔离元件。在没有引入任何外部去耦结构的情况下，可实现良好的隔离效果。并且天线具有很高的效率。

技术实现思路

[0006]针对多个天线单元放置在狭小的移动终端空间内相互耦合严重的问题，本专利技术提供一种用于移动终端的自解耦MIMO天线。
[0007]本专利技术的一种用于移动终端的自解耦MIMO天线，包括天线地板和介质基板，
[0008]介质基板的两条长边对称向上90度弯折形成两条天线单元安放区，14个天线单元对称设置在两条天线单元安放区，每条天线单元安放区上的7个天线单元等间距设置；
[0009]每个天线单元包括下开口矩形框、两个倒L型结构线、两个矩形弯折结构线、T型耦合馈电元件和微带线；下开口矩形框固定在天线单元安放区的外侧表面，T型耦合馈电元件固定在天线单元安放区的内侧表面，并且对应于下开口矩形框的居中位置；T型耦合馈电元
件连接微带线；两个矩形弯折结构线在下开口矩形框内对称设置于T型耦合馈电元件的两侧，并通过上终端与下开口矩形框的上边框连接；下开口矩形框的每条侧边框连接一个倒L型结构线的水平段终端，两个倒L型结构线在下开口矩形框内对应于T型耦合馈电元件的两侧镜向对称设置；
[0010]50Ω同轴线穿过介质基板与天线地板与微带线连接实现馈电。
[0011]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，所述矩形弯折结构线包括上终端段和方波结构段，方波结构段包括两个波峰和一个波谷，波谷靠近T型耦合馈电元件；上终端段的底端连接方波结构段，上终端段与波谷线段处于同一竖直线上。
[0012]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，倒L型结构线的竖直段底端与下开口矩形框的侧边框底端处于同一水平线上。
[0013]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，矩形弯折结构线的底端位于倒L型结构线的竖直段底端之上。
[0014]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，介质基板为FR
‑
4介质基板。
[0015]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，天线地板和介质基板的底面尺寸相同，均为150mm
×
75mm
×
0.8mm。
[0016]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，下开口矩形框的上边框长度L＝14.6mm，侧边框长度H＝6.8mm。
[0017]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，T型耦合馈电元件的水平段长度t＝3.9mm，竖直段长度h＝3.2mm。
[0018]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，矩形弯折结构线上终端段的长度w3＝0.4mm，方波结构段的波峰或波谷宽度w1＝1.8mm，高度w2＝0.9mm；
[0019]倒L型结构线的竖直段长度l1＝3.3mm，水平段长度l3＝0.9mm，倒L型结构线的线宽度l2＝0.5mm；
[0020]微带线长度L
f
＝12.9mm，微带线线宽1.8mm；
[0021]矩形弯折结构线的上终端段与下开口矩形框的侧边框距离p＝3.6mm。
[0022]根据本专利技术的用于移动终端的自解耦MIMO天线，每条天线单元安放区上的相邻天线单元间距为7.6mm。
[0023]本专利技术的有益效果：本专利技术工作于5G低频段3.4
‑
3.6GHz。本专利技术所述天线具有小型化，高隔离度以及高信道容量的特点，同时具有自解耦特性，因此不需要加入额外的解耦元件，适用于5G多天线移动终端。
[0024]本专利技术利用两个矩形弯折结构线和两个倒L型结构线延长了天线上的电流路径，增加了天线的有效长度，实现了天线结构的小型化。天线单元的下开口矩形框关于中心对称，电流在其顶部中心抵消形成间隙区，从而实现天线的自解耦。
附图说明
[0025]图1是天线单元的结构示意图；图中的单向箭头表示电流方向；
[0026]图2是本专利技术所述用于移动终端的自解耦MIMO天线的整体结构示意图；图中Ant1至Ant14表示14个天线单元；
[0027]图3是本专利技术所述天线的S参数仿真结果；其中S
11
为Ant1的输入反射系数或者回波
损耗，对应反射功率或者入射功率，表示输入的能量有多少被天线反射回去，反射值越小天线的辐射性能越好；S
22
为Ant2的输入反射系数或者回波损耗；S
33
为Ant3的输入反射系数或者回波损耗；S
44
为Ant4的输入反射系数或者回波损耗；S
43
为Ant4与Ant3之间的隔离度；S
32
为Ant3与Ant2之间的隔离度；S
31
为Ant3与Ant1之间的隔离度；S
21
为Ant2与Ant1之间的隔离度；隔离度值(单位：dB)越小，说明天线单元之间的隔离越好，越不容易相互影响；
[0028]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于移动终端的自解耦MIMO天线，包括天线地板和介质基板，其特征在于，介质基板的两条长边对称向上90度弯折形成两条天线单元安放区，14个天线单元对称设置在两条天线单元安放区，每条天线单元安放区上的7个天线单元等间距设置；每个天线单元包括下开口矩形框、两个倒L型结构线、两个矩形弯折结构线、T型耦合馈电元件和微带线；下开口矩形框固定在天线单元安放区的外侧表面，T型耦合馈电元件固定在天线单元安放区的内侧表面，并且对应于下开口矩形框的居中位置；T型耦合馈电元件连接微带线；两个矩形弯折结构线在下开口矩形框内对称设置于T型耦合馈电元件的两侧，并通过上终端与下开口矩形框的上边框连接；下开口矩形框的每条侧边框连接一个倒L型结构线的水平段终端，两个倒L型结构线在下开口矩形框内对应于T型耦合馈电元件的两侧镜向对称设置；50Ω同轴线穿过介质基板与天线地板与微带线连接实现馈电。2.根据权利要求1所述的用于移动终端的自解耦MIMO天线，其特征在于，所述矩形弯折结构线包括上终端段和方波结构段，方波结构段包括两个波峰和一个波谷，波谷靠近T型耦合馈电元件；上终端段的底端连接方波结构段，上终端段与波谷线段处于同一竖直线上。3.根据权利要求2所述的用于移动终端的自解耦MIMO天线，其特征在于，倒L型结构线的竖直段底端与下开口矩形框的侧边框底端处于同一水平线上。4.根据权利要求3所述的用于移动终端的自解耦MIMO天线，其特征在于，矩形弯折结...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红梅，乔浩天，祁嘉然，邱景辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：