一种应用于5G通信的高增益MIMO天线及其终端的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种应用于5g通信的高增益mimo天线及其终端。

背景技术：

毫米波具有波束小、角分辨率高、隐蔽性好、抗干扰性强等特点。毫米波通信设备具有体积小、重量轻、天线面不大等特征。毫米波技术研究由来已久，最早可追朔到上世纪20年代。毫米波传播特性研究在50年代就已经取得了相当的成就，研发的毫米波雷达已应用于机场交通管制。到90年代，毫米波集成电路研制已取得了重大突破，新型高效的大功率毫米波行波管、微带平面介质天线和集成天线、低噪声接收机芯片等关键应用部件的相继问世，使毫米波技术可以广泛地应用于军事和民用通信领域，毫米波通信技术中的许多特点非常契合人们对5g移动通信系统制订的相关愿景。毫米波段低端毗邻厘米波、高端衔接红外光，既有厘米波的全天候应用特点，又有红外光的高分辨率特点。毫米波通信最突出的优点是波长短和频带宽，是微型化和集成化通信设备支撑高性能、超宽带通信系统的技术基础。毫米波千倍于lte的超带宽，为5g系统的超高速率和超连接数量提供了保证。毫米波通信设备的体积小、重量轻，便于微型化、集成化和模块化设计，不仅可以使天线获得很高的方向性和天线增益，还特别适合移动终端的设计理念。毫米波的光通信直线传播特点，非常适应室内外移动通信，室外可以获得高稳定性，室内可以避免室间干扰

天线作为5g系统的重要组成部分，处于5g系统的最前端，是电磁波的出口和入口，电磁波的发射与接收都是依靠天线来完成的。天线是影响5g系统可靠性等性能的关键因素之一，选择合适的天线时期满足系统所需的性能指标的要求是非常重要的。

mimo（multiple-inputmultiple-output）技术指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种应用于5g通信的高增益mimo天线及其终端，覆盖5g毫米波频段，性能良好、尺寸小巧，适合应用在移动终端设备中。

本发明采用的技术方案是：

一种应用于5g通信的高增益mimo天线，其包括介质基板，介质基板的上表面中心对称印制有4组天线辐射带，4组天线辐射带分别设于介质基板的四个边角，每组天线辐射带包括一功分器，功分器的两端各具有一辐射贴片，辐射贴片包括矩形框贴片和微带线，微带线的一端连接与矩形框贴片的一侧边中段，微带线的另一端连接功分器的一端；

介质基板的下表面印制有第二辐射贴片，第二辐射贴片的中心具有一环形开槽，第二辐射贴片对应环形开槽的外周开有四个矩形开槽，四个矩形开槽配合环形开槽将第二辐射贴片分为与天线辐射带对应的4个区域。

进一步地，每个矩形框贴片的另一侧边上设有一寄生贴片。

进一步地，每个矩形框贴片的开有六角形开槽。

进一步地，每个矩形框贴片的一侧边对应微带线的两侧各开一个方形开槽。

进一步地，每个矩形框贴片的一侧边的两端延伸有垂直于该侧边的半椭圆结构。

进一步地，每个半椭圆结构上均开一v型开槽。

进一步地，四个矩形开槽呈中心对称且每个矩形开槽均与介质基板的对应侧边垂直。

进一步地，每个区域对应介质基板上表面的两个矩形框贴片开设椭圆开槽。

本发明还公开了一种终端，所述终端包括所述的一种应用于5g通信的高增益mimo天线。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比本发明具有以下优点：相邻天线之间成90度角度，具有较好的端口隔离度，天线贴片和底板开槽相配合可以实现天线宽阻抗带宽，同时对天线底板的开槽也使天线之间较好的隔离度。该天线尺寸可为53.6mm×53.6mm×0.508mm，实现小型化。该天线性能良好、尺寸小巧，适合应用在移动终端设备中。

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为于5g毫米波的高增益mimo天线的上下表面叠加时结构示意图；

图2为介质基板的上表面的结构示意图；

图3为介质基板的下表面的结构示意图；

图4为在俯视于5g毫米波的高增益mimo天线时天线辐射带所在区域（灰色部分）的示意图；

图5为在俯视于5g毫米波的高增益mimo天线时第二辐射贴片所在区域（灰色部分）的示意图；

图6为5g毫米波的高增益mimo天线的反射系数仿真结果图；

图7为5g毫米波的高增益mimo天线的隔离度仿真结果图；

图8为5g毫米波的高增益mimo天线在的xoz面方向图；

图中，1、天线辐射带，2、介质基板，3、第二辐射贴片，10、矩形框贴片，11、寄生贴片，12、六角形开槽，13、方形开槽，14、椭圆结构，15、v型开槽，16、微带线，17、功分器，20、辐射贴片，31、椭圆开槽，32、矩形开槽，33、环形开槽。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

如图1至图5所示，本发明公开了一种应用于5g通信的高增益mimo天线，其包括介质基板2，介质基板2的上表面中心对称印制有4组天线辐射带1，4组天线辐射带1分别设于介质基板2的四个边角，每组天线辐射带1包括一功分器17，功分器17的两端各具有一辐射贴片20，辐射贴片20包括矩形框贴片10和微带线16，微带线16的一端连接与矩形框贴片10的一侧边中段，微带线16的另一端连接功分器17的一端；

介质基板2的下表面印制有第二辐射贴片3，第二辐射贴片3的中心具有一环形开槽33，第二辐射贴片3对应环形开槽33的外周开有四个矩形开槽32，四个矩形开槽32配合环形开槽33将第二辐射贴片3分为与天线辐射带1对应的4个区域。

进一步地，介质基板为neltecny9220(im)(tm)介质基板

进一步地，每个矩形框贴片10的另一侧边上设有一寄生贴片11，寄生贴片11为矩形贴片且设于该侧边中段位置。

进一步地，每个矩形框贴片10的开有六角形开槽12。

进一步地，每个矩形框贴片10的一侧边对应微带线16的两侧各开一个方形开槽13。

进一步地，每个矩形框贴片10的一侧边的两端延伸有垂直于该侧边的半椭圆结构14。

进一步地，每个半椭圆结构14上均开一v型开槽15。

进一步地，四个矩形开槽32呈中心对称且每个矩形开槽32均与介质基板2的对应侧边垂直。

进一步地，每个区域对应介质基板2上表面的两个矩形框贴片10开设椭圆开槽31。

本发明还公开了一种终端，所述终端包括所述的一种应用于5g通信的高增益mimo天线。

本发明的5g毫米波的高增益mimo天线通过调整天线辐射单元结构和底部椭圆开槽实现宽带宽。同时功分器组成2阵列振子实现高增益，通过下表面的底部开槽来实现高隔离度。

本实施例中，该天线尺寸为53.6mm×53.6mm×0.508mm，比现有天线都小得多。具体尺寸有：介质基板厚度为0.508mm，各个相邻天线之间成90度垂直。

图6所示为5g毫米波的高增益mimo天线的反射系数s(1,1)的仿真结果，freq表示频率；图7所示为5g毫米波的高增益mimo天线的隔离度s(2,1)曲线；图8所示为5g毫米波的高增益mimo天线在的xoz面方向图；

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比本发明具有以下优点：相邻天线之间成90度角度，具有较好的端口隔离度，天线贴片和底板开槽相配合可以实现天线宽阻抗带宽，同时对天线底板的开槽也使天线之间较好的隔离度。该天线尺寸可为53.6mm×53.6mm×0.508mm，实现小型化。该天线性能良好、尺寸小巧，适合应用在移动终端设备中。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。