CN112350062A - 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线 - Google Patents

一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线 Download PDF

Info

Publication number
CN112350062A
CN112350062A CN202011195190.9A CN202011195190A CN112350062A CN 112350062 A CN112350062 A CN 112350062A CN 202011195190 A CN202011195190 A CN 202011195190A CN 112350062 A CN112350062 A CN 112350062A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hand
shaped
novel
microwave
transmission line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011195190.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112350062B (zh
Inventor
刘亮元
陈又鲜
袁海军
何慧东
何臻臻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yami Technology Guangzhou Co ltd
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute filed Critical University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute
Priority to CN202011195190.9A priority Critical patent/CN112350062B/zh
Publication of CN112350062A publication Critical patent/CN112350062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112350062B publication Critical patent/CN112350062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Abstract

本发明涉及天线技术领域，具体是一种新型5G宽带微波异向介质MIMO天线，包括F型辐射单元、介质基板和金属地板，所述F型辐射单元与金属地板共面设置构成右手传输线，所述F型辐射单元的侧端耦合有交指电容作为左手串联电容，所述F型辐射单元与金属地板之间设有微带结构，所述微带结构与金属地板连接作为左手并联电感，所述左手串联电容与左手并联电感组成左手传输线，所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。本发明的有益效果是：所述天线的尺寸由微波异向介质的等效电感、电容值决定，与传统谐振器的尺寸无关，突破传统谐振器的尺寸束缚，实现天线的小型化；F型辐射单元和L型缝隙的共同作用，减小单元间耦合，提高单元间隔离度。

Description

一种新型5G宽带微波异向介质MIMO天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体是一种新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线。
背景技术
天线技术的发展对5G的推广演变起到重要的作用，第五代移动通信技术（英语：5th generation mobile networks或5th generation wireless systems、5th-Generation，简称5G或5G技术）是最新一代蜂窝移动通信技术，也是继4G（LTE-A、WiMax）、3G（UMTS、LTE）和2G（GSM）系统之后的延伸。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。
在5G移动通信终端有限的空间设置多天线，需要单元天线小型化，同时要求单元间距小；各种功能场景的应用，必然对天线的功耗和容量提出了更高的要求，且天线工作在5G低频段，必须满足MIMO单元天线间高隔离度要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，包括F型辐射单元、介质基板和金属地板，所述F型辐射单元与金属地板共面设置构成右手传输线，所述F型辐射单元连接有馈电端口；所述F型辐射单元的侧端耦合有交指电容作为左手串联电容，所述F型辐射单元与金属地板之间设有微带结构，所述微带结构与金属地板连接作为左手并联电感，所述左手串联电容与左手并联电感组成左手传输线，所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。
作为本发明进一步的方案：所述介质基板的介电常数为4.4，厚度为1.6mm。
作为本发明再进一步的方案：两组所述微波异向介质对角设置在所述介质基板上。
作为本发明再进一步的方案：所述金属地板上的微带结构远离F型辐射单元的一侧设有L型缝隙。
作为本发明再进一步的方案：所述L型缝隙的其中一段的长度为L6，其中另一段的长度为L7，其中，L6=19.5mm，L7=12mm。
作为本发明再进一步的方案：所述微带结构包括折叠设置的梳状线。
作为本发明再进一步的方案：所述交指电容包括枝节和与枝节间隙配合的F型辐射单元设有的凹槽。
作为本发明再进一步的方案：所述枝节的长度为L5，其中L5=2.6mm。
作为本发明再进一步的方案：所述微波异向介质的长度为L1，宽度为W1，所述F型辐射单元的长度为L2，宽度为L4，所述馈电端口的长度为L3，宽度为W2，其中，L1=16.15mm，L2=8.3mm，L3=1.8mm，L4=14.7mm，W1=15.95mm，W2=4.5mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述天线的尺寸由微波异向介质的等效电感、电容值决定，与传统谐振器的尺寸无关，突破传统谐振器的半波长谐振点尺寸的束缚，可以获得非常小的谐振器尺寸，可设计尺寸非常小的天线辐射单元。微波异向介质F型辐射单元和L型缝隙的共同作用，减小单元间耦合，提高单元间隔离度。同时，由于辐射单元和金属地板在同一个平面，能够很好的节省空间实现天线的小型化。
附图说明
图1为本发明实施例中新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线的结构示意图。
图2为本发明实施例中新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线的反射系数和隔离度曲线。
附图中：1、F型辐射单元，2、交指电容，3、馈电端口，4、接地电感，5、L型缝隙；S11为天线的反射系数，S21为天线的隔离度。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参阅图1，本发明实施例中，一种新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，包括F型辐射单元、介质基板和金属地板，所述F型辐射单元与金属地板共面设置构成右手传输线，所述F型辐射单元连接有馈电端口3；所述F型辐射单元的侧端耦合有交指电容2作为左手串联电容，所述F型辐射单元与金属地板之间设有微带结构，所述微带结构与金属地板连接作为左手并联电感，所述左手串联电容与左手并联电感组成左手传输线，所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。
具体的，所述F型辐射单元1与金属地板共面设置组成共面微带天线作为右手传输线，所述交指电容有两组，均设置在F型辐射单元1的侧端，起到左手串联电容的作用，在F型辐射单元和金属地板之间加载微带结构，微带结构作为接地电感4与金属地板连接，起到左手并联电感的作用，二者组成左手传输线；所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。所述右手传输线和左手传输线具有相同特性阻抗，这样，可构成小型化零阶谐振器和一阶谐振器；继而设计出尺寸非常小的天线辐射单元，解决了天线的小型化问题；同时，由于F型辐射单元和金属地板在同一个平面，节省空间实现天线的小型化。
综上所述，F型辐射单元和金属地板共面，有效降低MIMO天线剖面；引入新颖的紧凑平面左手交指电容和左手梳状线电感，构成微波异向介质天线，减小微波异向介质零阶和一阶谐振单元天线尺寸；利用两组左手交指电容引入双频谐振，并将双频融合成一个宽带，解决微波异向介质小型化天线增加带宽的难题。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，介质基板的材料为FR4，介电常数为4.4。
具体的，所述介质基板的介电常数为4.4，厚度为1.6mm，尺寸为60×60mm²；两组所述微波异向介质对角设置在所述介质基板上，且使得微波异向介质之间的间距保持在最大状态，提高了微波异向介质的隔离度，满足设计天线的高隔离度要求。
另外，所述介质基板的介电常数可以为4.2或4.7，厚度为1.6mm，尺寸为60×60mm²；两组所述微波异向介质对角设置在所述介质基板上。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述金属地板上的微带结构远离F型辐射单元1的一侧设有L型缝隙5。
具体的，所述L型缝隙的其中一段的长度为L6，其中另一段的长度为L7，其中，L6=19.5mm，L7=12mm。如图2所示，S11为天线的反射系数，S21为天线的隔离度；-10dB低频点对应的隔离度S21为-29.64dB。新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线的-10dB阻抗带宽为2.54-5.02GHz，绝对带宽为2.48GHz，相对带宽为65.6%。新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线在2.54-5.02GHz的隔离度均低于-20dB，在2.54-4.55GHz的隔离度均低于-25dB，新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线工作在5G低频段，满足新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线间高隔离度要求。
本发明的有益效果是：通过在金属地板开两个L型缝隙，改变单元天线间电流分布，减少单元天线间的耦合，提高MIMO天线单元间的隔离度。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述微带结构包括折叠设置的梳状线。
折叠设置的梳状线起到左手并联电感的作用，与交指电容组成左手传输线。而所述F型辐射单元1与金属地板共面设置组成共面微带天线作为右手传输线；所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。继而设计出尺寸非常小的天线辐射单元，解决了天线的小型化问题。
请参阅图1，本发明的另一个实施例中，所述交指电容包括枝节和与枝节间隙配合的F型辐射单元设有的凹槽。
具体的，所述F型辐射单元侧端的两个伸出部分各设有一个凹槽，两个枝节分别与凹槽间隙配合组成交指电容；所述枝节的长度为L5，枝节的宽度为W5，其中L5=2.6mm，W5=0.5mm。
进一步的，所述微波异向介质的长度为L1，宽度为W1，所述F型辐射单元的长度为L2，宽度为L4，所述馈电端口的长度为L3，宽度为W2，其中，L1=16.15mm，L2=8.3mm，L3=1.8mm，L4=14.7mm，W1=15.95mm，W2=4.5mm。
在所述F型辐射单元的远离所述交指电容的一侧设有竖直缝隙，所述竖直缝隙的宽度为W6，且W6=0.9mm。
综上所述，通过设定左手传输线与右手传输线的尺寸，使得右手传输线和左手传输线具有相同特性阻抗，构成小型化零阶谐振器或一阶谐振器。以利用特殊零阶和一阶谐振点，设计小型化的零阶谐振器和一阶谐振天线，由于天线的尺寸由微波异向介质的等效电感、电容值决定，与传统谐振器的尺寸无关，突破了传统谐振器的半波长谐振点尺寸的束缚，可以获得非常小的谐振器尺寸，进而可设计尺寸非常小的天线辐射单元。同时，由于F型辐射单元和金属地板在同一个平面，极大的节省了空间占用，利于实现天线的小型化。
本发明的工作原理：所述F型辐射单元1与金属地板共面设置组成共面微带天线作为右手传输线，所述交指电容有两组，均设置在F型辐射单元1的侧端，起到左手串联电容的作用，在F型辐射单元和金属地板之间加载微带结构，微带结构作为接地电感4与金属地板连接，起到左手并联电感的作用，二者组成左手传输线；所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。所述右手传输线和左手传输线具有相同特性阻抗，这样，可构成小型化零阶谐振器和一阶谐振器；继而设计出尺寸非常小的天线辐射单元，解决了天线的小型化问题。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，包括F型辐射单元、介质基板和金属地板，所述F型辐射单元与金属地板共面设置构成右手传输线，所述F型辐射单元连接有馈电端口；所述F型辐射单元的侧端耦合有交指电容作为左手串联电容，所述F型辐射单元与金属地板之间设有微带结构，所述微带结构与金属地板连接作为左手并联电感，所述左手串联电容与左手并联电感组成左手传输线，所述左手传输线与右手传输线组成微波异向介质。
2.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述介质基板的介电常数为4.4，厚度为1.6mm。
3.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，两组所述微波异向介质对角设置在所述介质基板上。
4.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述金属地板上的微带结构远离F型辐射单元的一侧设有L型缝隙。
5.根据权利要求4所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述L型缝隙的其中一段的长度为L6，其中另一段的长度为L7，其中，L6=19.5mm，L7=12mm。
6.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述微带结构包括折叠设置的梳状线。
7.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述交指电容包括枝节和与枝节间隙配合的F型辐射单元设有的凹槽。
8.根据权利要求1所述的新型5G宽带微波异向介质 MIMO 天线，其特征在于，所述微波异向介质的长度为L1，宽度为W1，所述F型辐射单元的长度为L2，宽度为L4，所述馈电端口的长度为L3，宽度为W2，其中，L1=16.15mm，L2=8.3mm，L3=1.8mm，L4=14.7mm，W1=15.95mm，W2=4.5mm。
CN202011195190.9A 2020-10-31 2020-10-31 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线 Active CN112350062B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011195190.9A CN112350062B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011195190.9A CN112350062B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112350062A true CN112350062A (zh) 2021-02-09
CN112350062B CN112350062B (zh) 2023-01-10

Family

ID=74356807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011195190.9A Active CN112350062B (zh) 2020-10-31 2020-10-31 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112350062B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010095820A2 (ko) * 2009-02-17 2010-08-26 주식회사 이엠따블유 메타머티리얼을 이용하여 구성되는 격리부를 포함하는 ｍｉｍｏ 안테나 시스템
CN103490160A (zh) * 2013-10-14 2014-01-01 河海大学常州校区 一种基于复合左右手传输线的微带天线
CN104393386A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 许河秀 基于新型复合左右手传输线技术的小型化mimo系统
CN207265234U (zh) * 2017-07-13 2018-04-20 中国人民解放军空军工程大学 基于平衡左右手传输线的双频微带天线阵
CN110224216A (zh) * 2019-06-08 2019-09-10 西安电子科技大学 基于crlh-tl结构的mimo阵列5g手机天线
CN111048899A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 电子科技大学中山学院 一种多波段超材料单极天线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010095820A2 (ko) * 2009-02-17 2010-08-26 주식회사 이엠따블유 메타머티리얼을 이용하여 구성되는 격리부를 포함하는 ｍｉｍｏ 안테나 시스템
CN103490160A (zh) * 2013-10-14 2014-01-01 河海大学常州校区 一种基于复合左右手传输线的微带天线
CN104393386A (zh) * 2014-10-17 2015-03-04 许河秀 基于新型复合左右手传输线技术的小型化mimo系统
CN207265234U (zh) * 2017-07-13 2018-04-20 中国人民解放军空军工程大学 基于平衡左右手传输线的双频微带天线阵
CN111048899A (zh) * 2018-10-15 2020-04-21 电子科技大学中山学院 一种多波段超材料单极天线
CN110224216A (zh) * 2019-06-08 2019-09-10 西安电子科技大学 基于crlh-tl结构的mimo阵列5g手机天线

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IBRAHIM, AHMED A 等: "Compact ACS-fed CRLH MIMO antenna for wireless applications", 《IET MICROWAVES ANTENNAS & PROPAGATION》 *
NGUYEN KHAC KIEM 等: "A Novel Metamaterial MIMO Antenna with High Isolation for WLAN Applications", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
XING ZHAO 等: "Planar UWB MIMO Antenna With Pattern Diversity and Isolation Improvement for Mobile Platform Based on the Theory of Characteristic Modes", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》 *
徐善驾等: "复合左右手传输线构成的异向介质及其应用", 《中国科学技术大学学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112350062B (zh) 2023-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109103576B (zh) 天线系统及移动终端
CN1596486A (zh) 双频带天线装置
CN1972008A (zh) 多频段天线部件
CN112332054B (zh) 一种基于非对称式耦合线的双通带带通滤波器
CN110233342B (zh) 一种复数阻抗匹配圆极化滤波天线
CN201937004U (zh) 一种双g型多频天线
CN112736423B (zh) 一种紧凑型低剖面差分滤波微带贴片天线
CN102544714A (zh) 一种折叠小型宽带天线
CN104681928A (zh) 多频天线结构
CN113437480B (zh) 一种多频天线装置及移动终端
CN104037477A (zh) 多频带可调谐微带带通滤波器
CN105048033A (zh) 中心频率可调绝对带宽不变的可调微带带通滤波器
CN113193355A (zh) 用于5g通信的双频双极化介质谐振天线及移动终端设备
WO2018000803A1 (zh) 一种具有耦合抑制窄带的缝隙天线
CN112350062B (zh) 一种新型5g宽带微波异向介质mimo天线
CN115863993A (zh) 一种双频天线结构
CN113690621B (zh) 一种基于多层pcb板的小型化高效率蓝牙天线
CN111816985B (zh) 适用于金属中框形式的移动终端的天线系统及移动终端
CN113193370B (zh) 一种基于模式正交的自双工介质谐振器天线
CN215008575U (zh) 用于5g通信的双频双极化介质谐振天线及移动终端设备
CN201956456U (zh) 一种加载零谐振单元的小型三频平面天线
CN213043048U (zh) 基于复杂匹配网络的宽带全向天线
CN114792885A (zh) 一种双频自解耦的mimo天线对
CN117157832A (zh) 天线组件和终端设备
CN210092342U (zh) 一种基于siw谐振腔的双频滤波天线

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240204

Address after: Room 801, 85 Kefeng Road, Huangpu District, Guangzhou City, Guangdong Province

Patentee after: Yami Technology (Guangzhou) Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 528400, Xueyuan Road, 1, Shiqi District, Guangdong, Zhongshan

Patentee before: University OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA, ZHONGSHAN INSTITUTE

Country or region before: China

TR01 Transfer of patent right