一种应用于5G移动通信的小型化宽频带MIMO天线的制作方法

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线。

背景技术：

移动通信的高速发展带来的是频谱资源的日益短缺，如何在现有的频谱资源上提高信息传输速率和质量已成为当今社会的研究重点。多输入多输出（multiple-input-multiple,mimo）被认为是最有前途的技术之一。它能够满足无线通讯系统对大容量，高频谱利用率的，同时可以有效的降低信号之间相互干扰。

虽然mimo技术已在wlan系统中得到了广泛应用，但在该系统中，几乎所有天线频率范围只覆盖2400-2500mhz和5150-5850mhz，带宽比较窄，该频段之外的频率，如2g，3g，4g，以及已经来临的5g等频段并没有覆盖。

天线频率越低，波长越长，天线尺寸也越大，因此小型化宽宽带天线一直以来都是天线领域内有待克服的一个困难。天线间的隔离度也因为长波长拥有比较强的绕射能力而变差，正因为如此，在有限空间去提高低频段天线间隔离度是长期以来难以解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线。

本发明采用的技术方案是：

一种应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线，其包括上下水平相互平行设置的两块第一介质板，两块第一介质板的相对内侧面附设有圆形金属层，且两块圆形金属层的圆心在竖直方向上同轴设置，两块第一介质板的相对内侧面分别设有经过圆形金属层圆心且垂直于圆形金属层的第二介质板，两块第二介质板同处于同一竖直平面，且两块第二介质板上下间隔设置，两块第二介质板上分别设有相同结构的单极子天线，单极子天线的接地面是第一介质板上的圆形金属层，两块第一介质板之间设有竖直方向平行设置的两块第三介质板，两块第三介质板与第二介质板所在的轴平面在竖直方向平行设置，两块第三介质板上分别设有一结构相同的偶极子天线。

进一步地，第二介质板上的单极子天线，辐射体是一宽矩形平面，辐射体的底面相对圆形金属层一侧具有弧形渐变结构，弧形渐变结构的一侧通过一窄矩形金属平面与作为接地面的圆形金属层短接，单极子天线的馈电点偏离中心且偏向短接面一侧。

进一步地，第三介质板的偶极子天线由两非对称辐射振子平面和短路矩形金属平面组成，两辐射振子平面均为在矩形平面的基础上开一圆弧形切角，两偶极子天线的两个辐射振子平面通过一侧的短路矩形金属平面短接，短路矩形金属平面总长度小于偶极子天线对应侧的总长度。

进一步地，两辐射振子平面上下间隔设置，短路矩形金属平面上下两端的侧边与对应的辐射振子短接，且短路矩形金属平面对应侧边的中段与两辐射振子平面具有间隙，两辐射振子平面具有间隙与短路矩形金属平面包围形成倒置的t型缝隙，倒置的t型缝隙的长边两侧对应辐射振子平面的圆弧形切角，偶极子天线的馈电点设在倒置的t型缝隙的长边中段的两侧辐射振子平面上。

进一步地，第一介质板、第二介质板和第三介质板均为fr4介质基板，但不限于fr4介质基板。

进一步地，第二介质板上的天线位于整个天线的上下两端；两块第二介质板上的天线摆放方位交叉，即短路矩形金属面不在同一侧。

进一步地，第三介质板位于第二介质板两侧，第三介质板上的天线位于整个天线的中心部位，两块第三介质板上的天线相对交叉放置，即短路矩形金属面不在同一侧。

进一步地，第一介质板的尺寸为φ120mm*1mm；第二介质板尺寸为320mm*100mm*0.6mm；第三介质板的尺寸为320mm*80mm*1mm。但不限于上述尺寸。

进一步地，第二介质板与对应侧第一介质板接触的一端设有第二插舌，第一介质板上设有与第二插舌对应的第二插槽，第三介质板的上下两端分别设有第三插舌，第一介质板上设有与第三插舌对应的第三插槽，通过第二插舌与第二插槽的配合以及第三插舌与第三插槽的配合实现第一介质板、第二介质板和第三介质板间的相互安装固定。

本发明采用以上技术方案，提供的天线含有4颗天线，其中上下分隔两个第一介质板和第二介质板构成的天线可完全覆盖无线网络的0.6-5ghz工作频段，高隔离，带宽宽，体积小，具有防雷作用；第三介质板所在天线可完全覆盖无线网络的1.1-6ghz工作频段，高隔离，带宽宽，体积小，具有防雷作用。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的整体视图；

图2为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的主视图；

图3为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的侧视图；

图4为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的后视图；

图5为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的俯视图；

图6为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的单极天线子结构示意图；

图7为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的偶极天线子结构示意图；

图8为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的s11；

图9为本发明应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线的s12。

图中：1-第二介质板、2-第二介质板、3-第一介质板、4-第一介质板、5-第三介质板、6-第三介质板、7-单极天线子、71-辐射体、72-窄矩形金属平面、73-单极天线子的馈电点、9-偶极子天线、8-圆形金属层、9-偶极子天线、91-辐射振子平面、92-短路矩形金属平面、93-偶极子天线的馈电点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明公开了一种应用于5g移动通信的小型化宽频带mimo天线，

其包括上下水平相互平行设置的两块第一介质板（3和4），两块第一介质板（3和4）的相对内侧面附设有圆形金属层8，且两块圆形金属层8的圆心在竖直方向上同轴设置，两块第一介质板（3和4）的相对内侧面分别设有经过圆形金属层8圆心且垂直于圆形金属层8的第二介质板（1或2），两块第二介质板（1和2）同处于同一竖直平面，且两块第二介质板（1和2）上下间隔设置，两块第二介质板（1和2）上分别设有相同结构的单极子天线7，单极子天线7的接地面是第一介质板（3和4）上的圆形金属层8，

两块第一介质板（3和4）之间设有竖直方向平行设置的两块第三介质板（5和6），两块第三介质板（5和6）与第二介质板（1和2）所在的轴平面在竖直方向平行设置，两块第三介质板（5和6）上分别设有一结构相同的偶极子天线9。

进一步地，第二介质板（1和2）上的单极子天线7，辐射体71是一宽矩形平面，辐射体71的底面相对圆形金属层8一侧具有弧形渐变结构，弧形渐变结构的一侧通过一窄矩形金属平面72与作为接地面的圆形金属层8短接，单极子天线7的馈电点73偏离中心且偏向短接面一侧。辐射体71与圆形金属层8的短接构成了单极子天线7，并使得该单极子天线7端口能够防雷击。且辐射体71的渐变结构，增加电流路径，有效的拓展了天线带宽，使得天线带宽覆盖0.6-6g。

进一步地，第三介质板（5和6）的偶极子天线9由两非对称辐射振子平面91和短路矩形金属平面92组成，两辐射振子平面91均为在矩形平面的基础上开一圆弧形切角，两偶极子天线9的两个辐射振子平面91通过一侧的短路矩形金属平面92短接，短路矩形金属平面92总长度小于偶极子天线9对应侧的总长度。

具体地，辐射振子平面91的圆弧切角增加电流路径能够拓展天线带宽，使得天线带宽覆盖1.1-6g；两个辐射振子平面91通过一侧的短路矩形金属平面92相短接，使第三介质板（5和6）上的天线能够防雷击。

进一步地，两辐射振子平面91上下间隔设置，短路矩形金属平面92上下两端的侧边与对应的辐射振子短接，且短路矩形金属平面92对应侧边的中段与两辐射振子平面91具有间隙，两辐射振子平面91具有间隙与短路矩形金属平面92包围形成倒置的t型缝隙，倒置的t型缝隙的长边两侧对应辐射振子平面91的圆弧形切角。偶极子天线9的馈电点设在倒置的t型缝隙的长边中段的两侧辐射振子平面91上。

进一步地，第一介质板（3和4）、第二介质板（1和2）和第三介质板（5和6）均为fr4介质基板，但不限于fr4介质基板。

进一步地，第二介质板（1和2）上的天线位于整个天线的上下两端；两块第二介质板（1和2）上的天线摆放方位交叉，即短路矩形金属面不在同一侧。

进一步地，第三介质板（5和6）位于第二介质板（1和2）两侧，第三介质板（5和6）上的天线位于整个天线的中心部位，两块第三介质板（5和6）上的天线相对交叉放置，即短路矩形金属面不在同一侧。

进一步地，第一介质板（3和4）的尺寸为φ120mm*1mm；第二介质板（1和2）尺寸为320mm*100mm*0.6mm；第三介质板（5和6）的尺寸为320mm*80mm*1mm。但不限于上述尺寸。

进一步地，第二介质板（1和2）与对应侧第一介质板（3和4）接触的一端设有第二插舌，第一介质板（3和4）上设有与第二插舌对应的第二插槽，第三介质板（5和6）的上下两端分别设有第三插舌，第一介质板（3和4）上设有与第三插舌对应的第三插槽，通过第二插舌与第二插槽的配合以及第三插舌与第三插槽的配合实现第一介质板（3和4）、第二介质板（1和2）和第三介质板（5和6）间的相互安装固定。本发明中的插舌与插槽的安装固定结构未现有常规技术，为多种实现实现第一介质板（3和4）、第二介质板（1和2）和第三介质板（5和6）间的相互安装固定的结构中的一种，还可以诸如焊接固定、点胶固定等等。

第一介质板（3和4）、第二介质板（1和2）和第三介质板（5和6）的空间结构，使得各个天线在空间上呈“上中下”的放置，该天线振子布局可提高天线线端口间的隔离度，如图9所示，天线端口间隔离度大于15db。在获得较高隔离度的同时也能有效的缩小天线的整体尺寸。上中下的天线布局使得天线隔离度高天线整体尺寸小。天线端口均有短路设计，能够防雷。天线的圆弧切角能够拓展带宽。

本发明采用以上技术方案，提供的天线含有4颗天线，其中上下分隔两个第一介质板（3和4）和第二介质板（1和2）构成的天线可完全覆盖无线网络的0.6-5ghz工作频段，高隔离，带宽宽，体积小，具有防雷作用；第三介质板（5和6）所在天线可完全覆盖无线网络的1.1-6ghz工作频段，高隔离，带宽宽，体积小，具有防雷作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。