[發(fā)明專利]一種5G雙頻帶高隔離雙端口共地單極子天線

有效

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• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110911839B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳永樂;王雯;王衛(wèi)民;楊雨豪
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q5/307;H01Q9/40;H01Q21/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

本發(fā)明公開一種5G雙頻帶高隔離雙端口共地單極子天線，為了降低由地板表面波和傳導(dǎo)耦合引起的互耦，選擇去耦合結(jié)構(gòu)較簡單的缺陷地結(jié)構(gòu)，來改變地板表面電流的路徑和傳輸線的分布參數(shù)，從而達(dá)到提高隔離度的目的。為了進一步提高天線單元之間的隔離，降低互耦對天線兩個諧振點阻抗匹配的影響，選擇在地板中間加載地板枝節(jié)，用以降低端口之間的相互耦合和改善天線頻段的阻抗匹配；同時還設(shè)計合適的寄生單元，創(chuàng)造反向的耦合路徑來減小互耦。由于地板枝節(jié)、寄生單元和缺陷地結(jié)構(gòu)均具有設(shè)計方便、加工簡單，且容易實現(xiàn)等特點，本專利結(jié)合三種去耦合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了5G雙頻共地單極子天線的高隔離特性，同時還具有間距小、設(shè)計簡單、便于調(diào)節(jié)的優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種5G雙頻單極子天線，具體涉及一種5G 雙頻帶高隔離雙端口共地單極子天線。

背景技術(shù)

隨著移動通信的快速發(fā)展，2019年，第五代移動通信技術(shù)(5G)已經(jīng)開啟商用，中國正式邁進5G時代。5G天線作為新一代移動通信系統(tǒng)中不可缺少的功能組件，近年來已經(jīng)成為國內(nèi)外的研究熱點，根據(jù)5G技術(shù)特點，其應(yīng)具有高增益、小型化、寬頻段及高隔離度等技術(shù)特征，以滿足5G的高傳輸速率、波束智能賦形、波束能量聚集等功能。根據(jù)國家工信部的規(guī)定，在6GHz以下的5G頻段被劃定在2515-2675 MHz、3400-3600MHz和4800-4900MHz三個頻段。為了實現(xiàn)5G高數(shù)據(jù)傳輸速率的需求，通常采用多輸入多輸出(Multiple InputMultiple Output,MIMO)技術(shù)。然而隨著終端通信設(shè)備小型化的發(fā)展趨勢，留個天線的空間也隨之減小，天線單元之間的距離也在逐漸縮小，導(dǎo)致天線單元之間的耦合隨之增強，從而影響到5G天線的性能, 所以在5G天線設(shè)計中，去耦合是最重要的研究方向之一。

耦合一般有兩種方式，傳導(dǎo)耦合和輻射耦合。傳導(dǎo)耦合是指電磁噪聲能量可以通過金屬導(dǎo)線或者其他元件傳送到被干擾單元。通常在MIMO系統(tǒng)中，天線單元之間需要將接地板連接起來，來達(dá)到保持一樣公共電平的目的，所以將會產(chǎn)生傳導(dǎo)耦合。輻射耦合則是指饋電單元通過空間電磁波輻射，將干擾傳遞給非饋電被干擾單元。為了有效地減少天線單元間相互耦合的影響，國內(nèi)外很多學(xué)者做了大量的工作，其中主要包括采用垂直極化，內(nèi)置解耦網(wǎng)絡(luò)，缺陷地結(jié)構(gòu)，地板枝節(jié)等等。

雖然國內(nèi)外已有大量學(xué)者對去耦合天線結(jié)構(gòu)進行了一系列的研究，但是迄今為止，在國內(nèi)外公開發(fā)表的研究里，對5G雙頻段解耦天線的相關(guān)研究較少，最新發(fā)表的論文中使用電磁帶隙結(jié)構(gòu)來抑制5G雙頻段天線之間的相互耦合，但是其去耦結(jié)構(gòu)較復(fù)雜不便于調(diào)節(jié)，且導(dǎo)致天線之間的間距較大，以及天線不共地?zé)o法保持一樣的公共電平。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出一種基于5G雙頻帶的具有高隔離特性的雙端口共地單極子天線，為了降低傳導(dǎo)耦合和由地板表面波引起的互耦，選擇去耦結(jié)構(gòu)較簡單的缺陷地結(jié)構(gòu)，來改變地板表面電流分布，獲得帶阻特性和慢波特性，從而達(dá)到提高隔離度的目的。為了進一步提高天線單元之間的隔離，在地板中間加載合適的地板枝節(jié)，用以降低端口之間的互耦和改善天線在兩個諧振點的阻抗匹配。但是天線在第二個諧振點4.85GHz的耦合仍然較大，隨后在兩個單極子天線之間加載一個非激勵單元(T 形寄生單元)，受激勵天線單元對增加的地板枝節(jié)和非激勵寄生單元均產(chǎn)生耦合，并且增加的地板枝節(jié)對非激勵寄生單元也會產(chǎn)生耦合，如果在非激勵寄生單元上產(chǎn)生的耦合電流的相位相反，這兩種耦合電流就會相互抵消，從而實現(xiàn)提高天線單元間隔離度的目的。

本發(fā)明5G雙頻帶高隔離雙端口共地單極子天線，包括介質(zhì)基板、第一單極子天線、第二單極子天線、寄生單元、接地板、第一饋電端口與第二饋電端口。天線整體為左右對稱結(jié)構(gòu)。

所述第一單極子天線與第二單極子天線分別印刷于介質(zhì)基板上表面左右兩側(cè)中心位置。第一單極子天線與第二單極子天線兩側(cè)加載有兩個以微帶線呈鏡像分布的L 形枝節(jié)，其中L形枝節(jié)的橫向枝節(jié)末端與微帶線相接；T形寄生單元位于第一單極子天線與第二單極子天線的正中間；