CN112002997A - 一种应用于5g的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线 - Google Patents

一种应用于5g的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线 Download PDF

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Abstract

为了解决多输入多输出天线的干扰问题，本发明公开一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，包括第一天线、第二天线、第三天线和介质板，其中，所述的第一天线是槽型天线，第一天线设置在介质板的一侧，第一天线与介质板连接；所述的第二天线是单极子天线，第二天线设置在介质板的一侧，第二天线与介质板连接；所述的第三天线是单极子天线，第三天线设置在介质板的一侧，第三天线与介质板连接；所述的第一天线、第二天线和第三天线处于介质板的同一平面上，且第二天线和第三天线彼此对立设置。本发明采用双极化方式进行去耦，减少了天线之间的干扰，提高了天线之间的隔离度，提高了信道容量，降低了误码率，提高了传输速率。

Description

一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线
技术领域
本发明涉及天线领域，更具体地，涉及一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线。
背景技术
随着5G时代的到来，人们对无线传输速率和质量的要求越来越高。在流量需求大的领域，如高清视频，高清现场直播，4k/8k电视，VR，AR等场景，需要很高的传输速率才能满足需求。在工业领域，比如自动驾驶，无人机，机器人自动控制等，则需要极低的传输时延。在医学领域，如远程手术，不仅需要高速传输高清的视频，而且需要很低的延时以保证手术的时效性，这对通信设备来说是一个很大的考验。对于以上这些场景，在4G时代显然是难以实现的。而在正在到来5G技术却恰恰能满足极高速率和极低时延的要求。5G系统通常包括应用处理器，基带单元，射频组件和天线。天线往往承担着5G技术无线传输最前端的作用：发射电磁波和接收电磁波。天线的好坏，是影响无线通信速率的重要因素之一。在5G技术里，传统的单天线已经不能满足高速无线传输速率的要求。为了进一步提升容量以提高传输速率，多输入多输出(Multiple Input Multiple Output)天线必须被引入。多输入多输出天线的出现使得5G技术的极高传输速率成为可能。
然而，现有的多输入多输出天线存在以下问题：
多输入多输出天线需要同时配置多根天线，而不同天线之间会存在互耦的影响，不同的天线彼此干扰会提高接收误码率和降低信道容量。因此多输入多输出天线最主要是问题是解决天线间的干扰问题。其次，多输入多输出天线因为存在相互干扰，因此天线发射的能量会耦合到邻近的天线上，从而造成能量的损失。最后，为了减少干扰，多输入多输出天线往往需要提高天线间的距离来提高隔离度，导致空间位置占用过多。
专利2019103811773公开了一种基于正交模式对的宽带5G MIMO手机天线，然而，上述专利的天线面积过大，不利于使用。
发明内容
为克服上述现有技术与方法的不足，本发明提出了一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线。本发明采用双极化方式进行去耦，大大减少了天线之间的干扰，大大提高了天线之间的隔离度，从而能提高多输入多输出天线的信道容量，降低误码率，提高传输速率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，包括第一天线、第二天线、第三天线和介质板，其中，
所述的第一天线是槽型天线，第一天线设置在介质板的一侧，第一天线与介质板连接；
所述的第二天线是单极子天线，第二天线设置在介质板的一侧，第二天线与介质板连接；
所述的第三天线是单极子天线，第三天线设置在介质板的一侧，第三天线与介质板连接；
所述的第一天线、第二天线和第三天线处于介质板的同一水平面上，且第二天线和第三天线彼此对立设置。
本发明的工作过程：
第一天线辐射出电场沿底部介质板宽边的线性极化波。第二天线和第三天线产生电场沿底部介质板长边方向的线性极化波。由于第一天线产生的线性极化波与第二天线和第三天线产生的线性极化波正交。因此，第一天线产生的线性极化波，几乎不会对第二天线产生影响。第二天线产生的线性极化波，也几乎不会对第一天线产生影响。第一天线产生的线性极化波，几乎不会对第三天线产生影响。第三天线产生的线性极化波，也几乎不会对第一天线产生影响。而第二天线和第三天线，因为距离相对较远，相互影响的作用也相对较小。
本发明采用双极化方式进行去耦，大大减少了天线之间的干扰，大大提高了天线之间的隔离度，从而能提高多输入多输出天线的信道容量，降低误码率，提高传输速率；其次，由于在空间上进行复用，增高了空间利用率，克服了多输入多输出天线所占用空间大的问题；最后，减少了反射系数和传输系数，提高了效率。
在一种优选的方案中，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括电感和第一馈电探针，其中，
所述的电感对第一天线进行阻抗匹配和调谐，电感与第一天线连接；
所述的第一天线通过第一馈电探针进行馈电，所述的第一馈电探针与电感连接。
在一种优选的方案中，所述的第一天线通过在金属板上开缝形成，所述的金属板设置在介质板的一侧，金属板与介质板连接。
在一种优选的方案中，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第二馈电探针，所述的第二天线通过第二馈电探针进行馈电。
在一种优选的方案中，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第三馈电探针，所述的第三天线通过第三馈电探针进行馈电。
在一种优选的方案中，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括传输线，所述的传输线用于将电磁波耦合到第二天线和第三天线上，传输线与第二天线连接；传输线与第三天线连接。
在一种优选的方案中，所述的介质板通过环氧材质(FR-4)制成。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
1、本发明采用双极化方式进行去耦，大大减少了天线之间的干扰，大大提高了天线之间的隔离度，从而能提高多输入多输出天线的信道容量，降低误码率，提高传输速率。
2、本发明由于在空间上进行复用，增高了空间利用率，克服了多输入多输出天线所占用空间大的问题。
3、本发明减少了反射系数和传输系数，提高了效率。
附图说明
图1为实施例的主视图。
附图标号说明：
1、第一天线；2、第二天线；3、第三天线；4、介质板；5、传输线；6、金属板；7、电感；8、第一馈电探针；9、第二馈电探针；10、第三馈电探针。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例
如图1所示，一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，包括第一天线1、第二天线2、第三天线3和介质板4，其中，
第一天线1是槽型天线，第一天线1设置在介质板4的一侧，第一天线1与介质板4连接；
第二天线2是单极子天线，第二天线2设置在介质板4的一侧，第二天线2与介质板4连接；
第三天线3是单极子天线，第三天线3设置在介质板4的一侧，第三天线3与介质板4连接；
第一天线1、第二天线2和第三天线3处于介质板4的同一水平面上，且第二天线2和第三天线3彼此对立设置。
本实施例采用双极化方式进行去耦，大大减少了天线之间的干扰，大大提高了天线之间的隔离度，从而能提高多输入多输出天线的信道容量，降低误码率，提高传输速率；其次，由于在空间上进行复用，增高了空间利用率，克服了多输入多输出天线所占用空间大的问题；最后，减少了反射系数和传输系数，提高了效率。
在实施例中，还可以进行以下扩展：紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括电感7和第一馈电探针8，其中，
电感7对第一天线1进行阻抗匹配和调谐，电感7与第一天线1连接；
第一天线1通过第一馈电探针8进行馈电，第一馈电探针8与电感7连接。
在实施例及上述改进实施例中，还可以进行以下扩展：第一天线1通过在金属板6上开缝形成，金属板6设置在介质板4的一侧，金属板6与介质板4连接。
在实施例及上述改进实施例中，还可以进行以下扩展：紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第二馈电探针9，第二天线2通过第二馈电探针9进行馈电。
在实施例及上述改进实施例中，还可以进行以下扩展：紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第三馈电探针10，第三天线3通过第三馈电探针10进行馈电。
在实施例及上述改进实施例中，还可以进行以下扩展：紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括传输线5，传输线5用于将电磁波耦合到第二天线2和第三天线3上，传输线5与第二天线2连接；传输线5与第三天线3连接。
在实施例及上述改进实施例中，还可以进行以下扩展：介质板4通过环氧材质(FR-4)制成。
本实施例的具体工作过程：
电流通过第一馈电探针，激发第一天线，第一天线辐射出电场沿底部介质板宽边的线性极化波。其次，电流分别通过第二馈电探针和第三馈电探针，激发第二天线和第三天线，使得第二天线和第三天线产生电场沿底部介质板长边边方向的线性极化波。由于第一天线产生的线性极化波与第二天线和第三天线产生的线性极化波正交。因此，第一天线产生的线性极化波，几乎不会对第二天线产生影响。第二天线产生的线性极化波，也几乎不会对第一天线产生影响。第一天线产生的线性极化波，几乎不会对第三天线产生影响。第三天线产生的线性极化波，也几乎不会对第一天线产生影响。而第二天线和第三天线，因为距离相对较远，相互影响的作用也相对较小。
在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。上述的是实施例的限定并不能理解为对本专利的限制。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于5G的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，包括第一天线、第二天线、第三天线和介质板，其中，
所述的第一天线是槽型天线，第一天线设置在介质板的一侧，第一天线与介质板连接；
所述的第二天线是单极子天线，第二天线设置在介质板的一侧，第二天线与介质板连接；
所述的第三天线是单极子天线，第三天线设置在介质板的一侧，第三天线与介质板连接；
所述的第一天线、第二天线和第三天线处于介质板的同一平面上，且第二天线和第三天线彼此对立设置。
2.根据权利要求1所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括电感和第一馈电探针，其中，
所述的电感对第一天线进行阻抗匹配和调谐，电感与第一天线连接；
所述的第一天线通过第一馈电探针进行馈电，所述的第一馈电探针与电感连接。
3.根据权利要求1或2所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的第一天线通过在金属板上开缝形成，所述的金属板设置在介质板的一侧，金属板与介质板连接。
4.根据权利要求1或2所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第二馈电探针，所述的第二天线通过第二馈电探针进行馈电。
5.根据权利要求3所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第二馈电探针，所述的第二天线通过第二馈电探针进行馈电。
6.根据权利要求1、2或5所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第三馈电探针，所述的第三天线通过第三馈电探针进行馈电。
7.根据权利要求所4述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第三馈电探针，所述的第三天线通过第三馈电探针进行馈电。
8.根据权利要求所3述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括第三馈电探针，所述的第三天线通过第三馈电探针进行馈电。
9.根据权利要求所1、2、5、7或8述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线还包括传输线，所述的传输线用于将电磁波耦合到第二天线和第三天线上，传输线与第二天线连接；传输线与第三天线连接。
10.根据权利要求所1、2、5、7或8述的紧凑型三单元双极化多输入多输出天线，其特征在于，所述的介质板通过环氧材质制成。
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