CN112332088A - 一种高隔离5g天线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高隔离5G天线系统，包括一个长方体状的介质板，所述介质板上设置有四个天线单元，所述天线单元包括单极子辐射贴片，四个所述单极子辐射贴片处于介质板的周向，所述单极子辐射贴片的一端设置有馈电微带线，所述馈电微带线可与外界的手机的辐射系统的信号线直接相连，两个天线单元之间设置有滤波网络，所述滤波网络由多模谐振器组成。本发明有隔离度非常高，耦合很小，用来通信而不会在两个天线之间互传，适用于终端设备进行数据通信优点。
Description
技术领域
本发明涉及5G天线系统技术领域，具体涉及一种高隔离5G天线系统。
背景技术
移动通信是当今发展最为快速的领域之一，移动通信经历了几代变革，从移动电话、互联网中给人们提供了前所未有的高效率和便利性，尤其在移动通信领域里，电磁波的出现实现了有线通信到无线通信的飞跃发展，而且当前多媒体通信实现了单一的语音数据到集成图像、数据、音频等综合业务性数据传输。近年来，随着越来越多的终端用户和无线数据通信服务，通信系统向无线化、高速化、多样化的需求提供更宽的频段带宽、更高速率数据通信服务，使得无线通信系统在人们生活中起到越来越重要的角色。
4G和5G通信时代，智能终端成为人们上网的主要工具，这就要求智能终端能够实现高可靠性和高速率的数据传输。多输入多输出技术是解决这一问题的关键技术，并且在4G通信的基站端和移动终端中得到了广泛的应用。MIMO系统的特点是在发射机或者接收机中拥有多个天线，能够在不增加发射功率和系统频谱的前提下，利用无线信道的多路径属性提高传输质量和系统容量。为了使MIMO系统具有较好的性能，天线单元之间必须是不相关的（耦合较低），然而，移动设备中能够为天线预留出的空间非常有限，使得天线之间的空间距离不可能大于或者等于一个波长。于是便携式设备中集成多个具有低耦合的宽带天线是一个比较棘手的问题，尤其是降低有限空间中多个天线之间的耦合。
5G移动终端都具备4G、5G、通信的功能，而每一代通信标准使用的频率是不一样的，这就要求在同一个终端中布置多部天线或者布置一部能够工作在多个频点的天线。除此之外，另一种解决方式是能够安装一个宽带天线，能够覆盖智能终端所有的或者较多的频点。这样就可以减少使用的天线的数目，节约了空间。本发明所涉及的天线就是能够覆盖智能终端中较多工作频点的单极子天线，并且是两单元的MIMO天线，既可以用来发生语音信号也可以发射数据信号，而且两个单元天线之间的隔离度非常高，耦合很小，大部分能量都能够被发射出去，用来通信而不会在两个天线之间互传。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高隔离5G天线系统，其具有隔离度非常高，耦合很小，用来通信而不会在两个天线之间互传，适用于终端设备进行数据通信优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种高隔离5G天线系统，包括一个长方体状的介质板，所述介质板上设置有四个天线单元，所述天线单元包括单极子辐射贴片，四个所述单极子辐射贴片处于介质板的周向，所述单极子辐射贴片的一端设置有馈电微带线，所述馈电微带线可与外界的手机的辐射系统的信号线直接相连，两个天线单元之间设置有滤波网络，所述滤波网络由多模谐振器组成。
通过采用上述技术方案，为了解决当前智能终端中天线个数太多，天线之间相互影响导致天线性能下降的问题，本发明中的单元天线之间加入滤波网络，实现了较高的端口隔离度。智能终端的很多工作频点都包含在该发明天线的频带内，实现了同一个天线完成多个功能，最终减少智能终端中天线数目，提高天线性能的目的。
优选的，所述单极子辐射贴片由金属贴片组成，所述单极子辐射贴片可组成单极子天线，所述单极子天线的宽带设置为0.7GHz-3.8GHz，包含LTE B1/2/3/4/7/38/41/40/33。
优选的，所述单极子辐射贴片、微带线和介质板均采用介电常数为4.4±3%的FR4。
优选的，所述单极子辐射贴片、馈电微带线以及介质板均采用印刷结构。
优选的，所述单极子天线的极化方式设置为线极化。
优选的，所述单极子天线的极化方向为正交方向。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用平面单极子天线结构，所以四个天线单元均可以实现宽带辐射，天线的极化方式都是线极化，因此四个天线单元的特性都基本相同，在两个天线之间加入了滤波网络，类似于一个宽带滤波器，可以在特定的频率范围内工作，减少天线之间的耦合。天线的阻抗频带宽度为1.86 GHz，相对带宽为42.9 %，天线的最大辐射方向为平面发现的两个方向上，并且在这两个方向上都能使均匀全向辐射，能够覆盖1.8Ghz-3.1Ghz工作频带；
2、本发明的结构为平面单极子天线结构，因此本发明中的四个单元天线都可以实现宽带辐射，单个单极子天线的极化方式都是线极化，所以天线单元之间的耦合变得很小，实现了天线单元之间较高的端口隔离度，智能终端的很多工作频点都包含在该发明天线的频带内，实现了同一个单极子天线完成多个功能，最终减少智能终端中单极子天线数目，提高单极子天线性能的目的；
3、采用了极化分集技术，两个天线之间的距离小于一个波长，所以包含四个天线单元的MIMO系统尺寸明显减小，实现了小型化的效果；
4、介质板两侧的金属结构都采用印刷工艺，该工艺简单，技术成熟。介质板采用介电常数为4.4±3%的FR4材料，这种材料是作为PCB板最常见的板材，价格低廉，易于购买，易于加工，可批量生产，具有较大的实际应用价值。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为用仿真软件HFSS对整个实施例多个天线单元进行仿真所得的S参数随频率变化曲线示意图；
图3为单极子天线之间的隔离度参数图。
附图标记：1、介质板；2、天线单元；3、单极子辐射贴片；4、馈电微带线；5、滤波网络；6、金属贴片；7、单极子天线；8、第一天线单元；9、第二天线单元；10、第三天线单元；11、第四天线单元。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
一种高隔离5G天线系统，如图1所示，一种高隔离5G天线系统，包括一个长方体状的介质板1，所述介质板1上设置有四个天线单元2，所述天线单元2包括单极子辐射贴片3，四个所述单极子辐射贴片3处于介质板1的周向，所述单极子辐射贴片3的一端设置有馈电微带线4，所述馈电微带线4可与外界的手机的辐射系统的信号线直接相连，两个天线单元2之间设置有滤波网络5，所述滤波网络5由多模谐振器组成。
本高隔离5G天线系统的宽带比较宽，能够覆盖1.8Ghz-3.1Ghz工作频带。
所述单极子辐射贴片3由金属贴片6组成，所述单极子辐射贴片3可组成单极子天线7，所述单极子天线7的宽带设置为0.7 GHz-3.8GHz，包含LTE B1/2/3/4/7/38/41/40/33。金属贴片6设置为F形，为单极子天线7的主辐射结构。
所述单极子辐射贴片3、微带线和介质板1均采用介电常数为4.4±3%的FR4。
所述单极子辐射贴片3、馈电微带线4以及介质板1均采用印刷结构。采用市面普通PCB印刷工艺即可实现。
所述单极子天线7的极化方式设置为线极化。
所述单极子天线7的极化方向为正交方向。
四个天线单元包括第一天线单元8、第二天线单元9、第三天线单元10和第四天线单元11。
如图2所示，S11为图1中第一天线单元8的参数曲线，S22为图2中第二天线单元9的参数曲线，S33为图1中第三天线单元10的参数曲线，S44为图1中第四天线单元11的参数曲线，绝对值越大表示性能越好。图2可以看出第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元的性能接近，且都较好，为四个独立的天线单元。
如图3所示，S12为第一天线单元8和第二天线单元9隔离度的曲线，S13为第一天线单元8和第三天线单元10隔离度的曲线，S14为第一天线单元8和第四天线单元11隔离度的曲线，S23为第二天线单元9和第三天线单元10隔离度的曲线，S24为第二天线单元9和第四天线单元11隔离度的曲线，S34为第三天线单元10和第四天线单元11隔离度的曲线，图中的绝对值越大表示隔离度越高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，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。
Claims (6)
1.一种高隔离5G天线系统，包括一个长方体状的介质板(1)，其特征在于：所述介质板(1)上设置有四个天线单元(2)，所述天线单元(2)包括单极子辐射贴片(3)，四个所述单极子辐射贴片(3)处于介质板(1)的周向，所述单极子辐射贴片(3)的一端设置有馈电微带线(4)，所述馈电微带线(4)可与外界的手机的辐射系统的信号线直接相连，两个天线单元(2)之间设置有滤波网络(5)，所述滤波网络(5)由多模谐振器组成。
2.根据权利要求1所述的一种高隔离5G天线系统，其特征在于：所述单极子辐射贴片(3)由金属贴片(6)组成，所述单极子辐射贴片(3)可组成单极子天线(7)，所述单极子天线(7)的宽带设置为0.7 GHz-3.8GHz，包含LTE B1/2/3/4/7/38/41/40/33。
3.根据权利要求1所述的一种高隔离5G天线系统，其特征在于：所述单极子辐射贴片(3)、微带线和介质板(1)均采用介电常数为4.4±3%的FR4。
4.根据权利要求1所述的一种高隔离5G天线系统，其特征在于：所述单极子辐射贴片(3)、馈电微带线(4)以及介质板(1)均采用印刷结构。
5.根据权利要求1所述的一种高隔离5G天线系统，其特征在于：所述单极子天线(7)的极化方式设置为线极化。
6.根据权利要求1所述的一种高隔离5G天线系统，其特征在于：所述单极子天线(7)的极化方向为正交方向。
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