CN112688077A - 一种分型滤波结构和高隔离度微带5g天线系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种分型滤波结构和高隔离度微带5G天线系统，其中分型滤波结构包括两个U型的谐振枝节，每一所述谐振枝节的U型两端均设有谐振分支，所述谐振枝节的U型开口的对侧均设有若干栅状结构，两个所述谐振枝节相背排列，使其栅状结构交叉排列。本发明本发明采用两个平面单极子微带天线，可以实现宽带辐射。两个天线之间加入了一个分型滤波结构，可以在特定的频率范围内工作，减少天线之间的耦合。天线的工作带宽度为1.86GHz(1.24GHz‑3.10GHz)，该工作频带包括了智能终端通信中的GSM1.9GHz、Wi‑Fi2.4GHz、Bluetooth2.4GHz、FDDLTE2.5‑2.7GHz等频点。
Description
技术领域
本发明涉及高隔离度5G终端天线，特别涉及一种分型滤波结构和高隔离度微带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，目前每一款5G手机既能工作在5G频段又能工作在4G频段，这样就带来一个同频干扰问题，比如B1(1920-2170Mhz)和B41(2500-2690Mhz)，常规手段根本无法消除，因此现有技术需要改进。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种分型滤波结构和高隔离度微带5G天线系统。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
一种分型滤波结构，包括两个U型的谐振枝节，每一所述谐振枝节的U型两端均设有谐振分支，所述谐振枝节的U型开口的对侧均设有若干栅状结构，两个所述谐振枝节相背排列，使其栅状结构交叉排列。
优选地，所述谐振分支也是U型结构。
优选地，所述谐振枝节与谐振分支的中轴线相互垂直。
优选地，所述谐振枝节上设有若干个金属过孔。
本发明还提供一种高隔离度微带5G天线系统，包括主板和固定于主板上同一面的分型滤波结构和单极子微带天线，所述分型滤波结构包括两个U型的谐振枝节，每一所述谐振枝节的U型两端均设有谐振分支，所述谐振枝节的U型开口的对侧均设有若干栅状结构，两个所述谐振枝节相背排列，使其栅状结构交叉排列。
优选地，所述单极子微带天线有两个，分别位于分型滤波结构的两侧。
优选地，所述主板另一侧设有金属板，与主板的地端连接。
优选地，所述分型滤波结构、主板、金属板通过金属过孔连接固定。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：本发明采用两个平面单极子微带天线，可以实现宽带辐射。两个天线的极化方式都是线极化，其他特性都基本相同。两个天线之间加入了一个分型滤波结构，可以在特定的频率范围内工作，减少天线之间的耦合。天线的工作带宽度为1.86GHz(1.24GHz-3.10GHz)，该工作频带包括了智能终端通信中的GSM1.9GHz、Wi-Fi2.4GHz、Bluetooth2.4GHz、FDDLTE2.5-2.7GHz等频点。
附图说明
图1为本发明分型滤波结构的结构示意图；
图2为本发明设有金属过孔的分型滤波结构的结构示意图；
图3为本发明高隔离度微带5G天线系统表层的结构示意图；
图4为本发明高隔离度微带5G天线系统底层的结构示意图；
图5为本发明隔离度参数仿真图。
其中，谐振枝节1，谐振分支2，栅状结构3，金属过孔4，主板5，天线6，分型滤波结构7，金属板8，辐射贴片9。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
参照图1和图2，本发明提供一种分型滤波结构7，包括两个U型的谐振枝节1，每一所述谐振枝节1的U型两端均设有谐振分支2，所述谐振枝节1的U型开口的对侧均设有若干栅状结构3，两个所述谐振枝节1相背排列，使其栅状结构3交叉排列，可以等效为多个平行板电容，所述谐振分支2也是U型结构，所述谐振枝节1与谐振分支2的中轴线相互垂直，所述谐振枝节1上设有若干个金属过孔4。
分型滤波结构7可以等效为简单的LC并联谐振器，通过调整其长度与宽度来控制其谐振频率，该结构利用U型的谐振枝节1，可有效提高贴片的利用率，增大周期性单元的的缩放因子，具有较好的小型化潜力，同时为了降低其工作频段，本发明通过增加或者减少交叉排列的栅状结构3，在谐振器目标谐振频率上实现电磁能平衡，当栅状结构3的间隙越小、电容越大，长度越长、电容也越大，数量越多、电容也越大。
参照图3和图4，本发明还提供一种高隔离度微带5G天线系统，包括主板5和固定于主板5上同一面的两个相同的印刷单极子微带天线6以及如上所述的分型滤波结构7。所述单极子微带天线6分别位于分型滤波结构7的两侧，手机辐射系统的信号线可以与两个单极子微带天线6的馈电微带线直接相连，所述主板5另一侧设有金属板8，与主板5的地端连接，所述分型滤波结构7、主板5、金属板8通过金属过孔4连接固定。
所述单极子微带天线6的结构包括均采用印刷结构的单极子辐射贴片9、50欧姆微带线和矩形接地板，带宽可以做的比较宽，从1.8GHz-3.2GHz，介质基板均采用介电常数为4.4±3％的FR4。
在两个单极子微带天线6之间加载一个分型滤波结构7，利用主板5进行分层布局，表层布局两个单极子微带天线6和分型滤波结构7，底层设计一块金属板8，与主板5大地连为一体，上下层通过一定数量的金属过孔4连接，进一步降低了的谐振结构的工作频率，同时扩宽了工作带宽。
本发明采用两个平面单极子微带天线6，可以实现宽带辐射。两个天线6的极化方式都是线极化，其他特性都基本相同。两个天线6之间加入了一个分型滤波结构7，可以在特定的频率范围内工作，减少天线6之间的耦合。天线6的工作带宽度为1.86GHz(1.24GHz-3.10GHz)，该工作频带包括了智能终端通信中的GSM1.9GHz、Wi-Fi2.4GHz、Bluetooth2.4GHz、FDDLTE2.5-2.7GHz等频点。
天线6工作频段1.8Ghz-3.1Ghz，在常规设计下，两个天线6之间的隔离度最差处只有-6Db，无法达到设计需求。本发明在两个天线6之间通过微带线连接分型滤波结构7，其带宽在1.8—3.1GHz之间，在实际工程中，分型滤波结构7的引入会引起一定的频偏，可以通过优化天线6或者天线6匹配来达到设计目的。
图5为用仿真软件HFSS对整个5G天线系统进行仿真所得的S参数随频率变化曲线示意图。从图中可以看出，本发明的5G天线系统在频带1.24GHz～3.10GHz内的耦合度都低于-15dB，完全可以满足工程的要求，可应用于多种小型化产品，如手机、CPE、Mifi网卡等。
本发明已经结合着仅限定数量的实施例被详细地描述出，可以理解的是，本发明并不限制于所公开的实施例中。更加地，本发明可以修改合并任何数量的前述未提及到的变形、改变、替换或等同组件，但这些与本发明的精神和范围是相称的。另外，本发明的各种实施例已经被描述出，可以理解的是，本发明的各个方面可仅包括所描述实施例的一部分。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分型滤波结构，其特征在于，包括两个U型的谐振枝节，每一所述谐振枝节的U型两端均设有谐振分支，所述谐振枝节的U型开口的对侧均设有若干栅状结构，两个所述谐振枝节相背排列，使其栅状结构交叉排列。
2.根据权利要求1所述的分型滤波结构，其特征在于，所述谐振分支也是U型结构。
3.根据权利要求2所述的分型滤波结构，其特征在于，所述谐振枝节与谐振分支的中轴线相互垂直。
4.根据权利要求3所述的分型滤波结构，其特征在于，所述谐振枝节上设有若干个金属过孔。
5.一种高隔离度微带5G天线系统，其特征在于，包括主板和固定于主板上同一面的分型滤波结构和单极子微带天线，所述分型滤波结构包括两个U型的谐振枝节，每一所述谐振枝节的U型两端均设有谐振分支，所述谐振枝节的U型开口的对侧均设有若干栅状结构，两个所述谐振枝节相背排列，使其栅状结构交叉排列。
6.根据权利要求5所述的高隔离度微带5G天线系统，其特征在于，所述单极子微带天线有两个，分别位于分型滤波结构的两侧。
7.根据权利要求6所述的高隔离度微带5G天线系统，其特征在于，所述主板另一侧设有金属板，与主板的地端连接。
8.根据权利要求7所述的高隔离度微带5G天线系统，其特征在于，所述分型滤波结构、主板、金属板通过金属过孔连接固定。
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