CN114024137B - 一种多回路谐振结构及mimo天线通信系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统，多回路谐振结构包括：金属地板、第一馈电枝节板和第一金属贴片；金属地板设置于第一介质基板的下表面，金属地板上设置有谐振槽组；第一馈电枝节板平行设置于第一介质基板的上表面上，第一馈电枝节板中的第一直板沿基板线与谐振槽组相对设置；第一馈电枝节板中远离基板线的一端通过SMA馈电接头与金属地板连接；第一金属贴片沿第二介质基板中垂直于第一介质基板的第一表面穿过第一介质基板与金属地板连接；第一金属贴片与谐振槽组相对设置。本发明能够覆盖多个工作频段，具有宽带、高效率、剖面低、地板开槽窄的特点，能够很好地适用于移动终端设备窄边框和超薄的设计需求。

Description

一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统。
背景技术
随着第五代(5G)移动通信的商用化，高数据速率通信和智能手机无线服务需求逐渐被重视。目前，中国已对Sub 6GHz频段进行了分配，中国电信为3400-3500MHz；中国联通为3500MHz，中国移动为2515-2675MHz，4800-4900MHz规划为未来5G终端工作频段。在第四代移动通信(4G)系统中，移动通信设备主要采用2×2MIMO(Multi-Input-Multi-Output，天线无线通信)天线技术，但是2×2的MIMO天线阵列已经不能满足5G通信系统对信道容量和速率的要求。5G移动终端通常具有更多数量的天线单元，如8×8或者10×10MIMO天线阵列被设计和应用，以实现更大的信道容量和传输速率。但是，在有限空间的终端设备内集成数量规模大的天线单元，将降低天线单元间的隔离度，天线单元的辐射能量更多地被耦合到相邻天线单元上，降低了信道容量。
根据目前各国对5G通信的研究，其中，LTE 42(3.4-3.6GHz)和LTE 43(3.6-3.8GHz)已经通过欧盟认证并被采用；日本授权了3.6-4.2GHz和4.2-4.9GHz的5G频段；5150-5875MHz频段被划分为5G WLAN(无线局域网)的工作频段。因此，为了使移动终端用户在全球各地区得到服务，迫切需要在移动终端放置覆盖多个频段的宽带天线。目前，设计能够覆盖上述频段的宽带MIMO阵列天线用于移动终端设备，同时保证天线具有优良的信道容量和工作性能，是5G MIMO阵列天线设计的主要难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统，多回路谐振结构应用于移动终端设备，能够覆盖全球5G通信中的工作频段，具有宽带、高效率、剖面低、地板开槽窄的特点，能够很好地适用于移动终端设备窄边框和超薄的设计需求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种多回路谐振结构，所述多回路谐振结构沿垂直连接的第一介质基板和第二介质基板设置；
所述多回路谐振结构，包括：
金属地板、第一馈电枝节板和第一金属贴片；
所述金属地板设置于所述第一介质基板的下表面，所述金属地板上设置有谐振槽组；
所述第一馈电枝节板平行设置于所述第一介质基板的上表面上，所述第一馈电枝节板中的第一直板沿基板线与所述谐振槽组相对设置；所述第一馈电枝节板中远离所述基板线的一端通过SMA馈电接头与所述金属地板连接；所述基板线为所述第一介质基板和所述第二介质基板的连接线；
所述第一金属贴片沿所述第二介质基板中垂直于所述第一介质基板的第一表面穿过所述第一介质基板与所述金属地板连接；所述第一金属贴片与所述谐振槽组相对设置。
可选的，所述谐振槽组，具体包括：
第一谐振槽、第二谐振槽和第三谐振槽；
所述第一谐振槽、所述第二谐振槽和所述第三谐振槽均为矩形结构；所述第二谐振槽的两条宽边分别与所述第一谐振槽的一条宽边和所述第三谐振槽的一条宽边连接；
所述第二谐振槽的宽边长度大于第一谐振槽的宽边长度；
所述第二谐振槽的宽边长度大于第三谐振槽的宽边长度；
所述第二谐振槽的一条长边沿所述基板线设置；
所述第一谐振槽中距离所述基板线更远的长边、所述第二谐振槽中距离所述基板线更远的长边和所述第三谐振槽中距离所述基板线更远的长边共线；
所述第一馈电枝节板中的第一直板与所述第二谐振槽相对设置；
所述第一金属贴片设置于所述第一谐振槽在所述基板线上的投影处。
可选的，所述多回路谐振结构还包括：
第二馈电枝节板和第二金属贴片；
所述第二金属贴片沿所述第二介质基板的第一表面穿过所述第一介质基板与所述金属地板连接；
所述第二金属贴片设置于所述第三谐振槽在所述基板线上的投影处；
所述第二馈电枝节板设置于所述第二介质基板中垂直于所述第一介质基板的第二表面上；
所述第二馈电枝节板通过设置于所述第二介质基板上的金属化通孔与第一馈电枝节板连接。
可选的，
所述第一馈电枝节板为L型结构；
所述第二馈电枝节板为向下开口的弯折梁型结构。
可选的，
所述第一谐振槽的宽边长度和第三谐振槽的宽边长度相同或不同；
所述第一馈电枝节板中的第一直板的宽边长度长边大于所述第二谐振槽的宽边长度；
所述第一馈电枝节板中的第一直板的长边长度小于所述第二谐振槽的长边长度。
可选的，
所述第一金属贴片和所述第二金属贴片均为矩形结构；
所述第一金属贴片的长边长度等于所述第一谐振槽的长边长度；
所述第二金属贴片的长边长度等于所述第三谐振槽的长边长度。
可选的，所述SMA馈电接头，具体包括：
同轴设置的内芯和外芯；
所述内芯和外芯；
所述内芯与所述第一馈电枝节板中远离所述基板线的一端连接；
所述外芯套设与所述内芯外。
一种MIMO天线通信系统，所述系统，包括：
基体和多个上述的多回路谐振结构；
所述基体，具体包括
上述的第一介质基板和4块上述的第二介质基板；
4块所述第二介质基板的长边分别沿所述第一介质基板的四条边垂直连接于所述第一介质基板，形成4条基板线；
多个所述的多回路谐振结构沿4条所述基板线设置。
可选的，所述多回路谐振结构的数量为偶数；
多个所述多回路谐振结构两两以所述第一介质基板的中点为对称中心，呈中心对称排列。
可选的，所述多回路谐振结构的数量为8个。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开了一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统，其中多回路谐振结构沿垂直连接的第一介质基板和第二介质基板设置；多回路谐振结构，包括：金属地板、第一馈电枝节板和第一金属贴片；金属地板设置于第一介质基板的下表面，金属地板上设置有谐振槽组；第一馈电枝节板平行设置于第一介质基板的上表面上，第一馈电枝节板中的第一直板沿基板线与谐振槽组相对设置；第一馈电枝节板中远离基板线的一端通过SMA馈电接头与金属地板连接；基板线为第一介质基板和第二介质基板的连接线；第一金属贴片沿第二介质基板中垂直于第一介质基板的第一表面穿过第一介质基板与金属地板连接；第一金属贴片与谐振槽组相对设置。本发明通过设置第一馈电枝节板和谐振槽组形成第一谐振环形回路，能够覆盖5.9GHz的谐振信号；设置第一馈电枝节板、第一金属贴片和谐振槽组形成第二谐振环形回路，能够覆盖4.5GH的谐振信号；能够覆盖多个工作频段，具有宽带、高效率、剖面低、地板开槽窄的特点，能够很好地适用于移动终端设备窄边框和超薄的设计需求。
此外，本发明提供的多回路谐振结构还包括：第二馈电枝节板和第二金属贴片；第二金属贴片沿第二介质基板的第一表面穿过第一介质基板与金属地板连接；第二金属贴片设置于第三谐振槽在基板线上的投影处；第二馈电枝节板设置于第二介质基板中垂直于第一介质基板的第二表面上；第二馈电枝节板通过设置于第二介质基板上的金属化通孔与第一馈电枝节板连接。本发明中通过设置第一馈电枝节板、第一金属贴片、谐振槽组、第二馈电枝节板和第二金属贴片，形成第三谐振环形回路，能够覆盖3.5GH的谐振信号；进一步增大了多回路谐振结构的工作频段范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中多回路谐振结构示意图；
图2为本发明实施例中MIMO天线通信系统的三维结构示意图；
图3为本发明实施例中MIMO天线通信系统的俯视图；
图4为本发明实施例中MIMO天线通信系统的主视图；
图5为本发明实施例中用于5G智能手机的宽带MIMO阵列天线中天线1至天线4的S参数曲线图；
图6本发明实施例中用于5G智能手机的宽带MIMO阵列天线中天线1至天线5相邻单元的包络相关系数曲线图；
图7本发明实施例中用于5G智能手机的宽带MIMO阵列天线中的天线1至天线4的效辐射效率曲线图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种多回路谐振结构及MIMO天线通信系统，多回路谐振结构应用于移动终端设备，能够覆盖全球5G通信中的工作频段，具有宽带、高效率、剖面低、地板开槽窄的特点，能够很好地适用于移动终端设备窄边框和超薄的设计需求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例中多回路谐振结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种多回路谐振结构，多回路谐振结构沿垂直连接的第一介质基板和第二介质基板设置；
多回路谐振结构，包括：
金属地板、第一馈电枝节板和第一金属贴片；
金属地板设置于第一介质基板的下表面，金属地板上设置有谐振槽组；
第一馈电枝节板平行设置于第一介质基板的上表面上，第一馈电枝节板中的第一直板沿基板线与谐振槽组相对设置；第一馈电枝节板中远离基板线的一端通过SMA馈电接头与金属地板连接；基板线为第一介质基板和第二介质基板的连接线；
第一金属贴片沿第二介质基板中垂直于第一介质基板的第一表面穿过第一介质基板与金属地板连接；第一金属贴片与谐振槽组相对设置。
其中，谐振槽组，具体包括：
第一谐振槽、第二谐振槽和第三谐振槽；
第一谐振槽、第二谐振槽和第三谐振槽均为矩形结构；第二谐振槽的两条宽边分别与第一谐振槽的一条宽边和第三谐振槽的一条宽边连接；
第二谐振槽的宽边长度大于第一谐振槽的宽边长度；
第二谐振槽的宽边长度大于第三谐振槽的宽边长度；
第二谐振槽的一条长边沿基板线设置；
第一谐振槽中距离基板线更远的长边、第二谐振槽中距离基板线更远的长边和第三谐振槽中距离基板线更远的长边共线；
第一馈电枝节板中的第一直板与第二谐振槽相对设置；
第一金属贴片设置于第一谐振槽在基板线上的投影处。
此外，多回路谐振结构还包括：
第二馈电枝节板和第二金属贴片；
第二金属贴片沿第二介质基板的第一表面穿过第一介质基板与金属地板连接；
第二金属贴片设置于第三谐振槽在基板线上的投影处；
第二馈电枝节板设置于第二介质基板中垂直于第一介质基板的第二表面上；
第二馈电枝节板通过设置于第二介质基板上的金属化通孔与第一馈电枝节板连接。
优选地，
第一馈电枝节板为L型结构；
第二馈电枝节板为向下开口的弯折梁型结构。
优选地，
第一谐振槽的宽边长度和第三谐振槽的宽边长度相同或不同；
第一馈电枝节板中的第一直板的宽边长度长边大于第二谐振槽的宽边长度；
第一馈电枝节板中的第一直板的长边长度小于第二谐振槽的长边长度。
具体的，
第一金属贴片和第二金属贴片均为矩形结构；
第一金属贴片的长边长度等于第一谐振槽的长边长度；
第二金属贴片的长边长度等于第三谐振槽的长边长度。
本发明中，SMA馈电接头，具体包括：
同轴设置的内芯和外芯；
内芯和外芯；
内芯与第一馈电枝节板中远离基板线的一端连接；
外芯套设与内芯外。
图2为本发明实施例中MIMO天线通信系统的三维结构示意图；图3为本发明实施例中MIMO天线通信系统的俯视图；图4为本发明实施例中MIMO天线通信系统的主视图；如图2-4，本发明还提供了一种MIMO天线通信系统，包括：
基体和多个上述的多回路谐振结构；
基体，具体包括
上述的第一介质基板和4块上述的第二介质基板；
4块第二介质基板的长边分别沿第一介质基板的四条边垂直连接于第一介质基板，形成4条基板线；
多个的多回路谐振结构沿4条基板线设置。
多回路谐振结构的数量为偶数；
多个多回路谐振结构两两以第一介质基板的中点为对称中心，呈中心对称排列。
具体的，多回路谐振结构的数量为8个。
具体的，如图1-4，图中1表示天线1；2表示天线2；3表示天线3；4表示天线4；5表示天线5；6表示天线6；7表示天线7；8表示天线8；9表示第一介质基板；10表示第二介质基板1；11表示第二介质基板2；12表示SMA馈电结构；13表示
Figure BDA0003345025130000081
形馈电枝节；14表示侧面介质基板内表面的金属贴片；15表示金属化通孔；16表示侧面介质基板外表面的倒U形金属枝节；17表示T形槽；本发明提供的具有正交极化特性的宽带5GMIMO天线阵列结构，包括：介质基板、SMA馈电结构、/>
Figure BDA0003345025130000082
形耦合馈电枝节、金属化通孔、T形槽结构、金属辐射枝节；介质基板包括水平介质基板和侧面介质基板，第一介质基板为水平介质基板、第二介质基板为侧面介质基板，第一介质基板上方为天线单元，下方为金属地板，第二介质基板1和第二介质基板2垂直放置，模拟智能手机的边框；
天线结构采用同轴线对介质基板上天线单元馈电，同轴线内芯连接水平介质板上表面
Figure BDA0003345025130000083
形馈电枝节，同轴线外芯连接水平介质基板下方的金属地板，实现天线的馈电；
Figure BDA0003345025130000084
形耦合馈电枝节，位于水平介质板上方，末端连接同轴线内芯，另一端连接金属化过孔；
金属化通孔位于侧面介质板内，连接水平介质基板上的
Figure BDA0003345025130000085
形馈电枝节和侧板外表面的金属枝节，相较于不连接侧板外表面的金属枝节情况，此做法延长了馈线上的有效电长度，同时调节天线的阻抗匹配，使得其与金属地板右侧的槽形成完整的环形电流分布，激发低频(3.5GHz)谐振；
T形缝隙结构位于第一介质基板下层，T形缝隙的左端作为中频(4.8GHz)谐振时的环形电流分布一部分，右端作为低频(3.5GHz)谐振时的环形电流分布一部分。中频和低频谐振的电流分布整体上形成这种互补的分布特征；
金属辐射枝节包括第一介质基板和第二介质基板内表面的金属贴片和外表面的倒U形金属枝节。侧面介质板内表面的金属贴片沿T形槽两侧边缘垂直放置，长度为6-8mm，高度为1.5-2mm，调节天线的阻抗匹配；
外表面倒U形金属枝节由金属化通孔连接，向两个内表面的金属贴片之间的方向延伸，延长了馈线上的有效电长度，同时调节天线的阻抗匹配，U形枝节延伸末端不与内表面的金属贴片相连，通过耦合的方式，实现天线单元的馈电，降低天线结构的复杂度。
宽带5GMIMO天线结构的空间尺寸长度22mm，宽度10mm，高度2mm；
第一介质基板和第二介质基板的厚度分别为0.8mm和1mm，第一介质基板的长度为150mm，宽度为75mm；第二介质基板1和第二介质基板2的长度分别为150mm和77mm，高度为7mm；SMA馈电结构的高度为0.8mm。介质基板均为矩形，材质为FR4_epoxy，介电常数εr＝4.4，介质基板的损耗角tanδ＝0.02；
设空间直角坐标系o-xyz包括：原点o、x轴、y轴、z轴；
第一介质基板平行于空间直角坐标系o-xyz的xoy面；第二介质基板和第二介质基板2分别平行于空间直角坐标系o-xyz的xoz面和yoz面；
天线单元的结构特征在于水平介质板下表面印刷有金属地板，T形槽印刷在金属地板上，
Figure BDA0003345025130000091
形馈电枝节与侧面介质基板外表面的金属枝节通过金属化通孔连接，延长了馈线上的有效电长度，同时调节天线的阻抗匹配，使得其与金属地板右侧的槽形成完整的环形电流分布，激发天线的低频(3.5GHz)谐振。类似地，T形缝隙的左端作为中频(4.8GHz)谐振时的环形电流分布一部分，中频和低频谐振的电流分布整体上形成这种互补的分布特征。此外，高频(5.9GHz)谐振是一个典型的槽模式，电流分布在T形槽周围。三个谐振的工作带宽共同组合，覆盖3.3-6GHz的谐振频段。
八单元MIMO阵列天线沿长边和短边放置，八单元天线放置在第一介质基板上方，其中天线2、3、4沿第二介质基板放置，天线2和天线3的距离为37-45mm，天线3和天线4的距离为25-30mm，天线5、6、7放置在另一侧介质基板，并且与天线2、3、4关于坐标原点对称；天线1和8沿第二介质基板2放置，关于坐标原点o对称，天线1和8与边框的距离为4-8mm；
八单元天线系统中，天线单元的具体排布方向，天线2和天线3沿坐标系-y轴同向放置，天线6和天线7沿坐标系+y轴同向放置；天线3和天线4呈相反方向放置，天线5和天线6呈相反方向放置；天线1沿坐标系-x轴放置，天线8沿坐标系+x轴放置；
T形槽17位于第一介质基板下层的金属地板上，长度为20-23mm，宽度为0.8-1.5mm，T形槽的左侧槽长4.5-5.5mm，右侧槽长6-7mm，槽宽度为0.3-0.6mm，天线馈电时，电流分别经过右侧槽和左侧槽激发低频和中频的谐振。
金属化通孔15分别连接
Figure BDA0003345025130000101
形馈电枝节13与外表面的倒U形金属枝节16，金属化通孔的高度为1-2mm，直径为0.2-0.5mm。
外表面倒U形金属枝节16长度为10-11mm，宽度为0.5-1mm，金属枝节左右两侧的竖直分支延长了低频的电流路径，有效拓宽了低频带宽。、
内表面的金属贴片14沿T形槽17的两侧垂直放置，与金属地板连接，长度为5-7mm，高度为1.5-2.5mm，降低输入阻抗，调节天线的阻抗匹配。
天线1沿第三侧面介质基板放置，与边框边缘距离为10-15mm，天线2沿第二介质基板放置，与边框边缘的距离为8-15mm，天线1与天线2的正交排布使得天线的极化方向相互正交，这种具有正交极化的天线对具有高隔离度，如图5所示。如此排布的方式使得沿第一介质基板放置的天线2-天线4相邻距离变大，如此进一步提高天线阵列的隔离度。
八单元MIMO阵列天线中天线1-4与天线5-8关于坐标原点o对称，使得天线5-8具有与天线1-4类似的S参数和性能。
该超宽带5GMIMO阵列天线结构的低频谐振点3.5GHz由
Figure BDA0003345025130000102
形馈电枝节13、金属化通孔15、外表面倒U形金属枝节16、内表面金属贴片14右侧、T形槽17右槽形成的环形电流路径产生；中频谐振点4.5GHz由/>
Figure BDA0003345025130000103
形馈电枝节13、内表面金属贴片14左侧、T形槽17左槽形成的环形电流路径产生；高频谐振点5.9GHz由/>
Figure BDA0003345025130000111
形馈电枝节13、T形槽17共同组成的环形电流路径产生。三个谐振的工作带宽共同组合覆盖3.3-6GHz的谐振频段。
具体地，如图5所示，天线1-4工作频段覆盖了3.3-6GHz，相邻天线单元的隔离度也高于12dB；如图6所示，天线单元之间的包络相关系数低于0.25，低于MIMO天线系统ECC小于0.5的工作标准；如图7所示，天线1-4的辐射效率在3.3-6GHz内高于70％，远高于MIMO天线系统辐射效率大于40％的工作标准。
本发明中具有以下优点：
1、
Figure BDA0003345025130000112
形馈电结构与侧板上的金属枝节通过金属化过孔连接，延长了馈线上的有效电长度，同时调节天线低频的阻抗匹配，激发低频谐振，中频和低频谐振的电流分布整体上形成这种互补的分布特征。两个互补的环形谐振模式与高频的槽模式激发的带宽共同组合，实现对3.3-6GHz的宽频带覆盖工作。
2、金属地板上的T形槽宽度仅为1mm，可以适用于未来智能手机窄边框的趋势与需求。
3、采用金属辐射枝节与地板电流共同组成的谐振路径，天线的剖面高度较低，达到2mm，能够很好地应用到未来超薄移动终端中。
4、采用具有正交极化特性的排布方式，天线1和天线8分别沿两侧短边框放置，天线2-天线7分别沿两侧长边框放置，使得MIMO天线阵列在不采用任何解耦结构的情况下，获得较高的隔离度。
综上，本发明所提供的用于未来5G智能手机的宽带MIMO阵列天线可以适用于移动终端通信，可有效覆盖6GHz下的5G移动通信频段，并且各项性能参数能够满足MIMO天线系统的工作标准，天线在各个频段内时，有较好的隔离度和辐射效率。此外，采用金属辐射枝节与地板电流共同组成环形的电流路径，与在侧板上弯曲折叠金属枝节构成的环天线相比，该天线结构的宽带、隔离度高、高效率、剖面低、地板开槽宽度窄的特点，使得该设计能够很好地适用于未来窄边框和超薄移动终端需求，可以覆盖全球5G通信中n77、n78、n79和5GWLAN工作频段。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种多回路谐振结构，其特征在于，所述多回路谐振结构沿垂直连接的第一介质基板和第二介质基板设置；
所述多回路谐振结构，包括：
金属地板、第一馈电枝节板和第一金属贴片；
所述金属地板设置于所述第一介质基板的下表面，所述金属地板上设置有谐振槽组；
所述第一馈电枝节板平行设置于所述第一介质基板的上表面上，所述第一馈电枝节板中的第一直板沿基板线与所述谐振槽组相对设置；所述第一馈电枝节板中远离所述基板线的一端通过SMA馈电接头与所述金属地板连接；所述基板线为所述第一介质基板和所述第二介质基板的连接线；
所述第一金属贴片沿所述第二介质基板中垂直于所述第一介质基板的第一表面穿过所述第一介质基板与所述金属地板连接；所述第一金属贴片与所述谐振槽组相对设置；
所述谐振槽组，具体包括：
第一谐振槽、第二谐振槽和第三谐振槽；
所述第一谐振槽、所述第二谐振槽和所述第三谐振槽均为矩形结构；所述第二谐振槽的两条宽边分别与所述第一谐振槽的一条宽边和所述第三谐振槽的一条宽边连接；
所述第二谐振槽的宽边长度大于第一谐振槽的宽边长度；
所述第二谐振槽的宽边长度大于第三谐振槽的宽边长度；
所述第二谐振槽的一条长边沿所述基板线设置；
所述第一谐振槽中距离所述基板线更远的长边、所述第二谐振槽中距离所述基板线更远的长边和所述第三谐振槽中距离所述基板线更远的长边共线；
所述第一馈电枝节板中的第一直板与所述第二谐振槽相对设置；
所述第一金属贴片设置于所述第一谐振槽在所述基板线上的投影处；
所述多回路谐振结构还包括：
第二馈电枝节板和第二金属贴片；
所述第二金属贴片沿所述第二介质基板的第一表面穿过所述第一介质基板与所述金属地板连接；
所述第二金属贴片设置于所述第三谐振槽在所述基板线上的投影处；
所述第二馈电枝节板设置于所述第二介质基板中垂直于所述第一介质基板的第二表面上；
所述第二馈电枝节板通过设置于所述第二介质基板上的金属化通孔与第一馈电枝节板连接。
2.根据权利要求1所述的多回路谐振结构，其特征在于，
所述第一馈电枝节板为L型结构；
所述第二馈电枝节板为向下开口的弯折梁型结构。
3.根据权利要求1所述的多回路谐振结构，其特征在于，
所述第一谐振槽的宽边长度和第三谐振槽的宽边长度相同或不同；
所述第一馈电枝节板中的第一直板的宽边长度长边大于所述第二谐振槽的宽边长度；
所述第一馈电枝节板中的第一直板的长边长度小于所述第二谐振槽的长边长度。
4.根据权利要求1所述的多回路谐振结构，其特征在于，
所述第一金属贴片和所述第二金属贴片均为矩形结构；
所述第一金属贴片的长边长度等于所述第一谐振槽的长边长度；
所述第二金属贴片的长边长度等于所述第三谐振槽的长边长度。
5.根据权利要求1所述的多回路谐振结构，其特征在于，所述SMA馈电接头，具体包括：
同轴设置的内芯和外芯；
所述内芯和外芯；
所述内芯与所述第一馈电枝节板中远离所述基板线的一端连接；
所述外芯套设与所述内芯外。
6.一种MIMO天线通信系统，其特征在于，所述系统，包括：
基体和多个如权利要求1-5任一项所述的多回路谐振结构；
所述基体，具体包括
如权利要求1-5任一项所述的第一介质基板和4块如权利要求1-5任一项所述的第二介质基板；
4块所述第二介质基板的长边分别沿所述第一介质基板的四条边垂直连接于所述第一介质基板，形成4条基板线；
多个所述的多回路谐振结构沿4条所述基板线设置。
7.根据权利要求6所述的MIMO天线通信系统，其特征在于，所述多回路谐振结构的数量为偶数；
多个所述多回路谐振结构两两以所述第一介质基板的中点为对称中心，呈中心对称排列。
8.根据权利要求7所述的MIMO天线通信系统，其特征在于，所述多回路谐振结构的数量为8个。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116151038B (zh) * 2023-04-18 2023-06-27 安徽大学 一种圆极化mimo微带天线阵列自解耦技术的分析方法
CN117089190A (zh) * 2023-09-11 2023-11-21 深圳大学 聚苯醚基复合材料及其制备方法、天线基板和馈电天线

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832287A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 袁涛 三频段WiFi天线
EP3817141A1 (en) * 2018-06-26 2021-05-05 ZTE Corporation Antenna of mobile terminal, and mobile terminal

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6650294B2 (en) * 2001-11-26 2003-11-18 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Compact broadband antenna
US8085202B2 (en) * 2009-03-17 2011-12-27 Research In Motion Limited Wideband, high isolation two port antenna array for multiple input, multiple output handheld devices
US9203139B2 (en) * 2012-05-04 2015-12-01 Apple Inc. Antenna structures having slot-based parasitic elements
CN103985957B (zh) * 2014-05-08 2016-08-24 清华大学 一种宽带多频段内置手机天线
CN107623187A (zh) * 2016-07-14 2018-01-23 上海诺基亚贝尔股份有限公司 微带天线、天线阵列和微带天线制造方法
TWI628857B (zh) * 2016-10-06 2018-07-01 和碩聯合科技股份有限公司 天線系統
CN206490165U (zh) * 2016-12-13 2017-09-12 安徽大学 一种宽带四单元手机天线系统
CN107104276B (zh) * 2017-04-11 2019-06-21 惠州Tcl移动通信有限公司 背馈耦合式折叠环形天线及移动终端
CN110112559B (zh) * 2019-06-05 2020-04-28 西安电子科技大学 一种适用于5g的小型化双频带八单元mimo终端天线
CN110931964B (zh) * 2019-10-24 2021-11-30 广东工业大学 一种小型化mimo多频手机天线
CN112186337B (zh) * 2020-09-14 2021-07-27 南京航空航天大学 一种基于模式正交的双频高隔离度手机mimo天线
CN112563730B (zh) * 2020-11-27 2021-10-26 南京航空航天大学 适用于5g全频段通信的高隔离度超宽带mimo天线
CN113517565A (zh) * 2021-05-06 2021-10-19 苏州大学 一种应用于5g移动终端的三频mimo天线
CN113097715B (zh) * 2021-06-10 2021-08-27 电子科技大学中山学院 一种平面复合左右手传输线型5g手机mimo天线

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108832287A (zh) * 2018-06-20 2018-11-16 袁涛 三频段WiFi天线
EP3817141A1 (en) * 2018-06-26 2021-05-05 ZTE Corporation Antenna of mobile terminal, and mobile terminal

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Multi-Frequency Multi-Scenario Millimeter Wave MIMO Channel Measurements and Modeling for B5G Wireless Communication Systems;Jie Huang等;IEEE Journal on Selected Areas in Communications;全文 *
基于寄生耦合单元的多频段微带天线设计;韩宇南;袁思雨;孙晓昱;文正琳;周俊;;北京邮电大学学报(第04期);全文 *

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