一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线制造技术

本发明专利技术公开了一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，其工作频段为3300MHz‑5300MHz，带宽大，覆盖了我国现行分配的第五代移动通信的n78和n79两个频段。天线是适用于5G终端设备的MIMO天线，包括介质基板、八个天线单元以及寄生隔离单元。介质基板采用终端设备的后盖板，不受边框限制，天线主体及其金属地以共面波导CPW的形式印制在后盖板的表面，天线主体包括微带馈电线与S型辐射贴片，微带馈电线与辐射贴片不直接接触，通过小缝隙进行耦合馈电，金属地采用缺陷结构，两侧面积不同。为了提高八个天线单元的隔离度，天线单元两两镜像，同时在相邻金属地上增加寄生隔离单元。

【技术实现步骤摘要】
一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线
本专利技术涉及无线通信技术的天线设计
，特别是涉及一种应用于目前5G通信中Sub6GHz频段的移动终端宽带MIMO天线。
技术介绍
2019年10月31日，工信部与中国移动、中国联通、中国电信三大运营商举行5G商用启动仪式，三大运营商于11月1日正式上线5G商用套餐，这标志着我国正式进入5G商用时代，5G具有更高的数据传输速率以及更大的带宽。国际标准化组织3GPP为5G通信指定了两大频率范围：450MHz到6GHz的FR1频段，也叫Sub6G(低于6GHz)；24GHz到52GHzFR2频段，又称毫米波mmWave。目前我国仅对Sub6G频段进行了分配，其中中国移动为2515-2675MHz共160MHz，以及4800-4900MHz共100MHz；中国电信3400-3500MHz共100MHz；中国联通为3500-3600MHz共100MHz，以及中国广电4900-5000MHz共100MHz。天线承担着信号的发射和接收的职责，其性能的优劣直接影响着信号的传输质量，进而影响到整个无线通信系统的性能。当前5G通信对移动终端天线的要求主要有两方面：第一，对多频宽带天线的需求，实现单一天线能够在多种通信标准下的多个频段工作，是实现移动通信终端小型化、集成化的理想选择。第二，对多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput，MIMO)天线的需求。通过使用多个发射、多个接收天线，在单个无线信道上同时发送和接收多个数据流，从而实现信息传输速率的提升。但随着天线单元数量的增多，各天线单元之间的隔离问题以及天线小型化问题越来越突出。因此，在保持天线小型化的同时如何提高天线单元的隔离度是5G终端天线设计中重要的环节。目前已有的MIMO移动终端天线主要基于终端设备边框以及电路板的有限的净空区进行设计。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，工作频段为3.3GHz-5.3GHz，天线有八个单元，各单元间隔离度较好，天线印制在终端设备后盖板上，不受边框的影响，也不受设备电路板净空区的大小的限制。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：所述CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线包括介质基板，介质基板上设有八个天线单元，每个天线单元包括天线主体和金属地；所述天线主体包括微带馈电线和S型辐射贴片，微带馈电线与S型辐射贴片不直接接触，两者之间通过小缝隙进行耦合馈电；所述金属地包括两个矩形，分布在微带馈电线的两侧；八个天线单元分布于介质基板两侧，微带馈电线为横向，其中左侧自下而上为第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元、第四天线单元，该四个天线单元左侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线右端；右侧自下而上为第八天线单元、第七天线单元、第六天线单元、第五天线单元，该四个天线单元右侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线左端；左右两侧相对的天线单元位置一一对齐，且S型辐射贴片形状一致；上下相邻天线单元的形状互为镜像；在上下相邻天线单元之间的金属地上增加横向的寄生隔离单元，将天线单元隔离开。具体的，所述介质基板采用终端设备的后盖，采用共面波导的形式将天线主体、金属地以及隔离寄生单元印刷在终端设备后盖表面。具体的，所述S型辐射贴片由五个宽度相同的金属片首尾相连构成，依次为第一金属片、第二金属片、第三金属片、第四金属片、第五金属片，第一金属片与第五金属片平行且长度相同，第二金属片与第四金属片平行且长度相同；微带馈电线的一端正对第三金属片的中点，微带馈电线的另一端与两侧金属地的矩形长边对齐；第一金属片和第五金属片垂直于微带馈电线，并分别位于微带馈电线所在直线的两侧。具体的，所述天线单元的金属地采用缺陷结构，分成两个尺寸不同的矩形金属片分布在微带馈电线的两侧，两个矩形金属地长度相同，与S型辐射贴片第二金属片在同侧的矩形金属地宽度大于与S型辐射贴片第四金属片在同侧的矩形金属地的宽度。具体的，在第一天线单元和第二天线单元之间、第三天线单元和第四天线单元之间，第六天线单元和第七天线单元之间设置第一寄生隔离单元，在第二天线单元和第三天线单元之间、第五天线单元和第六天线单元之间、第七天线单元和第八天线单元之间设置第二寄生隔离单元，第一寄生隔离单元的长度大于第二寄生隔离单元，宽度相同；所有寄生隔离单元为与微带馈电线平行的矩形，从天线单元微带馈电线同侧的金属地朝外的短边延伸出来。具体的，上下相邻天线单元之间的距离不小于6mm，左右相对的天线单元之间的距离不小于20mm。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术的CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，其天线主体与金属地共同印制在终端设备的后盖板上，不受金属边框限制，由八个天线单元构成，天线单元结构简单，各天线单元间具有良好的隔离度，天线工作频段宽，且天线占用面积较小，未敷铜的空间可以保持原来设备的其它用途。附图说明图1为本专利技术提供的CPW馈电的5G频段宽带MIMO终端天线结构正面图。图2为本专利技术天线单元结构图。图3为本专利技术实施例中天线端口仿真回波损耗。图4为本专利技术实施例中天线端口仿真传输系数。图5为本专利技术实施例中天线端口仿真效率图。图6为本专利技术实施例中天线端口仿真增益图。图7为本专利技术寄生隔离单元都制作在微带馈电线右侧金属地上的情况。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。如图1所示为所专利技术CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线的正面结构示意图，包括介质基板11、八个天线单元1～8以及隔离寄生单元9～10。八个天线单元的主体包括50Ω微带馈电线和S型辐射贴片。本实施例的介质基板11采用终端设备后盖，材料为ABS塑料，介电常数为2.1，大小为160mm×70mm×1mm。结合图2，每个天线单元包括天线主体和金属地。所述天线主体包括微带馈电线106和S型辐射贴片，微带馈电线106与S型辐射贴片不直接接触，两者之间通过小缝隙进行耦合馈电；所述金属地包括两个矩形，分布在微带馈电线106的两侧。八个天线单元分成两组分布于介质基板11的两侧长边上，微带馈电线106为横向，其中左侧自下而上为第一天线单元1、第二天线单元2、第三天线单元3、第四天线单元4，该四个天线单元左侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线106右端；右侧自下而上为第八天线单元8、第七天线单元7、第六天线单元6、第五天线单元5，该四个天线单元右侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线106左端。左右两侧相对的天线单元位置一一对齐，且S型辐射贴片形状一致(如第一天线单元1和第八天线单元8)。为了提高八个天线单元间的隔离度，采取了两个措施。其一在金属地上增加了隔离寄生单元。其二，上下相邻天线单元的形状互为镜像。在第一天线单元1和第二天线单元2之间、第三天线单元3和第四天线单元4之间，第六天线单元6和第七天线单元7之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，包括介质基板(11)，其特征在于，介质基板(11)上设有八个天线单元，每个天线单元包括天线主体和金属地；所述天线主体包括微带馈电线(106)和S型辐射贴片，微带馈电线(106)与S型辐射贴片不直接接触，两者之间通过小缝隙进行耦合馈电；所述金属地包括两个矩形，分布在微带馈电线(106)的两侧；八个天线单元分布于介质基板(11)两侧，微带馈电线(106)为横向，其中左侧自下而上为第一天线单元(1)、第二天线单元(2)、第三天线单元(3)、第四天线单元(4)，该四个天线单元左侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线(106)右端；右侧自下而上为第八天线单元(8)、第七天线单元(7)、第六天线单元(6)、第五天线单元(5)，该四个天线单元右侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线(106)左端；左右两侧相对的天线单元位置一一对齐，且S型辐射贴片形状一致；上下相邻天线单元的形状互为镜像；在上下相邻天线单元之间的金属地上增加横向的寄生隔离单元，将天线单元隔离开。/n

【技术特征摘要】
1.一种CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，包括介质基板(11)，其特征在于，介质基板(11)上设有八个天线单元，每个天线单元包括天线主体和金属地；所述天线主体包括微带馈电线(106)和S型辐射贴片，微带馈电线(106)与S型辐射贴片不直接接触，两者之间通过小缝隙进行耦合馈电；所述金属地包括两个矩形，分布在微带馈电线(106)的两侧；八个天线单元分布于介质基板(11)两侧，微带馈电线(106)为横向，其中左侧自下而上为第一天线单元(1)、第二天线单元(2)、第三天线单元(3)、第四天线单元(4)，该四个天线单元左侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线(106)右端；右侧自下而上为第八天线单元(8)、第七天线单元(7)、第六天线单元(6)、第五天线单元(5)，该四个天线单元右侧对齐，S型辐射贴片位于微带馈电线(106)左端；左右两侧相对的天线单元位置一一对齐，且S型辐射贴片形状一致；上下相邻天线单元的形状互为镜像；在上下相邻天线单元之间的金属地上增加横向的寄生隔离单元，将天线单元隔离开。


2.根据权利要求1所述的CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，其特征在于：所述介质基板(11)采用终端设备的后盖，采用共面波导的形式将天线主体、金属地以及隔离寄生单元印刷在终端设备后盖表面。


3.根据权利要求1所述的CPW馈电的5G通信宽带MIMO终端天线，其特征在于：所述S型辐射贴片由五个宽度相同的金属片首尾相连构成，依次为第一金属片(101)、第二金属片(102)、第三金属片(103)、第四金属片(104)、第五金属片(105)，第一金属片(101)与第五金属片(105)平行...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云艳，胡娟，鲍婕，宁仁霞，赵年顺，卢莎，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：安徽;34