[发明专利]一种应用于5G移动终端的三频MIMO天线

说明书

本发明公开了一种应用于5G移动终端的三频M IMO天线，包括主基板，主基板上设有两个与主基板垂直的子基板，两个子基板平行设置，两个子基板上设有两两对称的天线单元，天线单元包括F型辐射元件、曲折耦合辐射线、L型馈电元件，F型辐射元件和曲折耦合辐射线印刷于子基板的外壁，F型辐射元件包括用于产生第一谐振的第一上分支和第二谐振的第一下分支，第一上分支和第一下分支通过公共端接地，曲折耦合辐射线穿插于第一上分支和第一下分支的间隙中，并分别与第一上分支和第一下分支耦合以产生第三谐振，L型馈电元件印刷于子基板的内壁，L型馈电元件通过馈线与主基板上的SMA连接器连接。本发明可以增加工作频段，结构精简、占用空间小。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种应用于5G移动终端的三频MIMO天线。

背景技术

近年来，移动通信技术和产业正迈入第五代移动通信(5G)的发展阶段。智能手机作为最常见的移动终端，正在经历一波又一波技术革新。5G将满足高速率、低延时、高可靠性的要求，人们更需要高流量密度、超高移动性的通信设备，这又为终端天线带来了新的挑战。在无线通信系统中，需要将来自发射机的导波能量转变为无线电波，或者将无线电波转换为导波能量，用来辐射和接收无线电波的装置称为天线。发射机所产生的已调制的高频电流能量(或导波能量)经馈线传输到发射天线，通过天线将转换为某种极化的电磁波能量，并向所需方向出去。到达接收点后，接收天线将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量，经馈线输送到接收机输入端。为了使移动设备获得更高的数据速率和更大的信道容量，多输入多输出(MIMO)天线技术将应用于第五代(5G)通信应用，移动终端的有限空间中将会放置更多数量的天线。提高频谱效率可以有效提高通信能力，然而频谱资源非常宝贵且有限，因此在小型化的同时增加天线的工作频率是很有必要的。

近年来，许多研究已经涉及到5G移动设备中设计的6GHz以下MIMO天线系统。然而，这些设计中的大多数仅集中于改进MIMO天线系统中的参数指标之一，很少有同时研究两个或多个参数指标的改进。最为常见的是对MIMO多天线系统中天线元件之间隔离度的改进，主要包括应用自隔离天线元件、自解耦天线对技术、基于不同激励模式的正交极化分集技术、多模式去耦技术等方法。尽管上面提到的那些方法可以有效地改善天线元件之间的隔离度，但它们大多仅考虑了单频带MIMO操作的情况。

在设计双频乃至多频天线时，耦合馈电臂与寄生臂共存的结构是最普遍的[H.Wang,R.Zhang,Y.Luo and G.Yang,Compact Eight-Element Antenna Array forTriple-Band MIMO Operation in 5G Mobile Terminals,in IEEE Access,vol.8,pp.19433-19449,2020,doi:10.1109/ACCESS.2020.2967651.]。这类天线天线元件一般具有一个耦合馈电臂和一个寄生臂，在天线元件两端各自接地，能够在两个频段处产生谐振；同时，通过在接地面上切割槽来形成开槽以产生额外谐振点，使该结构能够激发多个谐振模式。但是一方面，由于耦合馈电臂与寄生臂相互独立，各自都根据所在工作频率占用一定的空间，使得天线元件整体占用体积较大；另一方面，为了产生额外谐振而采用的开槽设计也给产品的量产增加费用与工作量，因此面对移动终端的空间限制和与日俱增的产品需求，这种方案存在不足之处。

综上所述，传统的天线设计往往只能实现单频段或双频段，而当前通信技术的迅速发展要求天线具有多工作频段，国际电信联盟与各国家确定的新增5G频谱在传统天线中也得不到应用。耦合馈电臂与寄生臂共存的方式虽然可以实现多频段，但占用空间大，不适合智能终端体积小元件紧凑的特点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、可以实现三频的应用于5G移动终端的三频MIMO天线。