一种支持5G通信的三频段MIMO天线

一种支持5g通信的三频段mimo天线
技术领域
1.本实用新型涉及5g移动通信领域，具体为一种支持5g通信的三频段mimo天线。


背景技术：

2.随着通信技术的发展，具有更高传输速率和通信容量的5g移动通信技术正在迅速普及，由于5g通信的工作频率明显升高，信号的传播能力相比前一代有所减弱。为了解决更高的频率引起的传播问题，以及新一代通信技术对传输速率以及通信质量的需求问题，mimo技术在移动通信终端的应用正在成为研究的重点。
3.mimo技术是一种在通信设备的接收端和发射端均采用多组天线进行数据传输的技术，大多采用微带天线作为基本单元。经过不断的演进，mimo技术已成为5g通信的核心技术之一。
4.目前应用于5g通信的mimo天线在保证了各单元之间的隔离性的情况下，大多只包含一个或两个工作频段，或者工作频段与现阶段所规划的5g频段不完全重合。针对现有不足，本实用新型公开了一种支持5g通信的三频段mimo天线，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种支持5g通信的三频段mimo天线，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种支持5g通信的三频段mimo天线，包括介质基板、辐射单元和接地板，介质基板的正面印刷有辐射单元，介质基板的反面印刷有接地板。所述辐射单元为平面型辐射贴片，包括对称设置于所述介质基板正面相对两侧的第一辐射单元和第二辐射单元，辐射单元插接进介质基板；所述接地板包括对称设置于两侧的净空区和接地板枝节，所述净空区呈矩形，位于介质基板在辐射单元对应位置的下方；所述接地板枝节呈“l”形，位于净空区内，其纵向一端与接地板连接；所述辐射单元在靠近天线外侧面的部位设有开槽，所述开槽为矩形窄缝，其开口方向与接地板枝节的纵向一端保持平行。
7.优选地，所述第一辐射单元和第二辐射单元均包括第一辐射段、第二辐射段、第三辐射段、第四辐射段及馈电线，其中：
8.所述第一辐射段为设有开槽的矩形结构，设置于第一辐射单元和第二辐射单元靠近天线外侧面的部位，上端与所述第二辐射段相连接，下端与所述第三辐射段相连接；
9.所述第二辐射段呈倒“l”形，设置于第一辐射段靠近开槽的开口的一侧；
10.所述第三辐射段呈直线形，一端与第一辐射段的下端相连接，另一端与所述第四辐射段的下端相连接；
11.所述第四辐射段呈直线形，上端与所述馈电线相连接；
12.所述馈电线呈短矩形，向下弯折处设有馈电端口，所述馈电端口与接地板相接触。
13.优选地，所述开槽的宽度与它远离开口的一侧到第一辐射段不含有开槽的开口的
一侧短边的距离的十分之一相对应。开槽到第一辐射段靠近天线外侧面的长边的距离与开槽的宽度和第二辐射段的宽度之和相对应。
14.优选地，所述接地板枝节包含接地板第一枝节及接地板第二枝节，所述接地板第一枝节与第一辐射单元保持平行，上端与接地板相连接，下端与所述接地板第二枝节相连接；接地板第二枝节与第三辐射段保持平行。
15.优选地，所述接地板第一枝节的宽度与它到第二辐射段的长枝节的水平距离的二分之一相对应。
16.优选地，所述第三辐射段的宽度与第二辐射段的宽度的二分之一相对应。
17.优选地，所述第一辐射段的宽度与第三辐射段、第四辐射段及馈电线的宽度之和相对应。
18.优选地，所述第四辐射段的长边到净空区的长边的水平距离与第四辐射段和开槽的宽度之和相对应。
19.优选地，所述天线的总体尺寸为47.5mm*47.5mm*0.8mm。所述两侧净空区的间距为21.5mm。
20.本实用新型公开了一种支持5g通信的三频段mimo天线，其具备的有益效果如下：
21.1、该支持5g通信的三频段mimo天线，通过对辐射单元进行弯折和开槽，以及在净空区内增加接地板枝节，实现了天线在2.5~2.7ghz、3.3~3.6ghz及4.8~5.0ghz三个频段内低于
‑
10db的回波损耗。天线覆盖了中国移动2.515~2.675ghz和4.8~4.9ghz频段、中国电信3.4~3.5ghz频段、中国联通3.5~3.6ghz频段、中国广电4.9~5.0ghz频段以及中国电信、中国联通和中国广电共建的用于室内通信的3.3~3.4ghz频段，实现了对现阶段国内5g通信的支持能力；
22.2、该支持5g通信的三频段mimo天线，通过调整两个辐射单元的间距，在没有引入任何去耦结构的情况下，实现了工作频段内高于10db的隔离度，确保了工作频段内的性能。
附图说明
23.图1为本实用新型结构示意图。
24.图2为本实用新型主要结构位置关系示意图。
25.图3为本实用新型辐射单元回波损耗曲线图。
26.图4为本实用新型辐射单元隔离度曲线图。
27.图5为本实用新型辐射单元峰值增益变化曲线图。
28.图中：1介质基板、2辐射单元、21第一辐射单元、211第一辐射段、2111开槽、212第二辐射段、213第三辐射段、214第四辐射段、215馈电线、2151馈电端口、22第二辐射单元、3接地板、31净空区、32接地板枝节、321接地板第一枝节、322接地板第二枝节。
具体实施方式
29.本实用新型实施例提供一种支持5g通信的三频段mimo天线，如图1所示，包括介质基板1、辐射单元2和接地板3。介质基板1的正面印刷有辐射单元2，包括第一辐射单元21和第二辐射单元22，介质基板1的反面印刷有接地板3，它们的位置关系如图2所示。本实用新型通过对辐射单元2进行弯折和开槽，以及在接地板3上增加接地板形枝节32，实现了天线
在2.5~2.7ghz、3.3~3.6ghz及4.8~5.0ghz三个频段的工作特性。
30.辐射单元2为平面型辐射贴片，具有多个粗细不等的结构片段，包括对称设置于介质基板1正面相对两侧的第一辐射单元21和第二辐射单元22；第一辐射单元21（同第二辐射单元22）包括第一辐射段211、第二辐射段212、第三辐射段213、第四辐射段214及馈电线215。辐射单元2在靠近天线外侧面的部位设有开槽2111，并插接进介质基板1。
31.第一辐射段211为设有开槽2111的矩形结构，设置于第一辐射单元21和第二辐射单元22靠近天线外侧面的部位，上端与第二辐射段212相连接，下端与第三辐射段213相连接。第二辐射段212呈倒“l”形，设置于第一辐射段211靠近开槽2111的开口的一侧。第三辐射段213呈直线形，一端与第一辐射段211的下端相连接，另一端与第四辐射段214的下端相连接。第四辐射段214呈直线形，上端与馈电线215相连接。馈电线215呈短矩形，在一端向下进行90
°
弯折，向下弯折处设有馈电端口2151，馈电端口2151穿过介质基板1，与接地板3相接触。
32.第一辐射段211上的开槽2111为在第一辐射段211靠近天线外侧面的部位设置的矩形窄缝，开槽2111由第一辐射段211的短边向内纵向开设，其开口方向与第一辐射段211的长边保持平行。开槽2111的宽度与它远离开口的一侧到第一辐射段211不含有开槽2111的开口的一侧短边的距离的十分之一相对应。开槽2111到第一辐射段211靠近天线外侧面的长边的距离与开槽2111的宽度和第二辐射段212的宽度之和相对应。
33.接地板3为工字形薄金属板，与介质基板1的大小相同，包括对称设置于两侧的净空区31和接地板枝节32。净空区31呈矩形，位于介质基板1在辐射单元2对应位置的下方；接地板枝节32呈“l”形，位于净空区31内，其纵向一端与接地板3连接。
34.具体地，接地板枝节32包含接地板第一枝节321及接地板第二枝节322，接地板第一枝节321与第一辐射段211保持平行，上端与接地板3相连接，下端与接地板第二枝节322相连接；接地板第二枝节322与第三辐射段213保持平行。
35.接地板第一枝节321的宽度与它到第二辐射段212的长枝节的水平距离的二分之一相对应。
36.第三辐射段213的宽度与第二辐射段212的宽度的二分之一相对应。第一辐射段211的宽度与第三辐射段213、第四辐射段214及馈电线215的宽度之和相对应。第四辐射段214的长边到净空区31的长边的水平距离与第四辐射段214和开槽2111的宽度之和相对应。
37.本实用新型为在确保天线性能的基础上使得天线进行小型化，最终将天线的总体尺寸设计为47.5mm*47.5mm*0.8mm，两侧净空区的间距设计为21.5mm，介质基板采用fr4树脂材料。
38.作为一种可实施的方式，第一辐射单元21和第二辐射单元22的尺寸均为27.5mm*13mm，它们到天线的上边界和下边界的距离均为10mm，开槽2111的长度和宽度分别为15.3mm和0.3mm，馈电线215的宽度为1mm，接地板第一枝节321和接地板第二枝节322的宽度分别为0.7mm和0.8mm，接地板第二枝节322到净空区31的短边的距离为6.9mm。
39.图3所示为天线各单元在工作频段内的回波损耗曲线。天线的每个单元在2.5~2.7ghz、3.3~3.6ghz及4.8~5.0ghz频段的回波损耗均低于
‑
10db，在4.8~5.0ghz频段内低于
‑
15db。以上三个频段包含了国内5g运营商所建设的大部分5g服务频段：中国移动2.515~2.675ghz和4.8~4.9ghz频段、中国电信3.4~3.5ghz频段、中国联通3.5~3.6ghz频段、中国广
电4.9~5.0ghz频段以及中国电信、中国联通和中国广电共建的用于室内通信的3.3~3.4ghz频段。
40.图4为天线在工作频段内的隔离度曲线。辐射单元经过适当的设置，使得天线的总体形状为正方形。通过保持辐射单元之间合适的距离，天线在没有引入任何附加去耦结构的情况下，实现了工作频段内高于10db的隔离度，其中2.5~2.7ghz频段的隔离度高于10db，3.3~3.6ghz和4.8~5.0ghz频段的隔离度高于17.5db。
41.图5为天线在工作频段内的峰值增益变化曲线。天线在各个工作频段内的峰值增益均高于3，其中在4.8~5.0ghz频段的峰值增益高于3.5，在3.3~3.6ghz频段的峰值增益高于4.5。
42.以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。