本发明属于无线通讯领域，涉及一种双频谐振高隔离度二单元微带mimo天线。
背景技术：
随着5g技术商用牌照的发生，世界将很快进入5g时代。第五代移动通信技术与第四代移动通信虽然只在数据传输速率、网络容量和延时等三个方面得到优化。但是，5g移动通信支持0.1～1gpbs的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端延时，每平方公里数10tbps的流量密度，500km/h以上的移动性能和20gbps的峰值速率。上述指标相对于4g移动通信系统，不是微小的量的变化，是根本性的质变。以往无线移动通信技术更新换代主要是为了改善人们手持终端的接入体验，但是5g移动通信系统的目标并不是改善接入，而是涉及全人类的生产生活方式。根据itu-r(国际电信联盟无线电通信部门)为5g定义了embb(enhancemobilebroadband)、urllc(ultrareliablelowlatencycommunications)及mmtc(massivemachinetypecommunications)三大应用场景。embb，即增强移动宽带，主要是指4k/8k高清视频、ar/vr游戏、3d全息、智慧金融等移动互联网大流量类级应用。urllc，即超高可靠和低延时，主要是指工业制造、远程医疗、自动驾驶、智慧交通、智能电网、智慧工厂、智慧矿山等对可靠性和延时性有极高要求的行业应用。mmtc，即海量机器类通信，主要是指智能家居、智慧城市及大面积环境监控等以海量传感器为主的应用场景。
大数据高速传输的保障技术之一为massivemimo技术，即无线通信收发设备间通过增加天线数量建立多条数据传输通路，即增加数量的传输通道，从而极大地提高数据的传输速率。mimo技术，即多输入多输出技术在4g无线移动通信系统中已经得到了一定的应用。但是在4g系统中的智能移动终端的天线单元个数往往比较少，在基站端的天线数目已经较多。5g系统中的massivemimo技术，要求天线的数量达到几十、甚至几百个，若不改变当前5g无线移动通信频率，要在5g智能移动终端布置几十、甚至几百个天线，几乎不太可能。基站端几乎没有空间的限制，天线的数目可以实现系统的要求。为了提高mimo天线系统中天线的数量，提高无线通信的频率是减小天线几何尺寸最有效的办法，毫米波技术已经被各国纳入了5g无线移动通信的频谱，但是能够应用于无线移动通信系统的毫米波天线却非常少见，相关技术还太成熟，需要进行大量的研究。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术中，毫米波天线结构复杂、工作频点单一、远场辐射特性可选择性少、天线端口间耦合度过高及商用成本较高的缺点，本发明的目的在于提供一种双频谐振高隔离度二单元微带mimo天线。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种双频高隔离度二单元微带mimo天线，包括单元天线组件、介质基板和位于介质基板下表面的接地板，单元天线组件安装在介质基板上，介质基板的上表面分别设有单元天线组件的馈电单元和辐射单元；
单元天线组件包括第一单元天线和第二单元天线，第一单元天线的馈电单元为第一馈电传输线，第二单元天线的馈电单元为第二馈电传输线；第一单元天线的辐射单元为一个
第一单元天线和第二单元天线之间设有隔离单元，隔离单元为安装在介质基板上表面中心点处的金属贴片。
优选地，介质基板的下表面全部覆盖接地板。
优选地，隔离单元的几何中心与介质基板上表面的几何中心重合，隔离单元与介质基板上表面的边界相互平行。
优选地，隔离单元为矩形金属贴片；隔离单元上下两个相互平行的短边的中点分别开设一个矩形过孔，过孔的长边与矩形金属贴片的边平行，过孔的短边与矩形金属贴片垂直，过孔的高度等于矩形介质基板的高度；过孔的边缘经过金属化处理。
优选地，隔离单元上表面分别沿两条对角线开设有缝隙。
优选地，第一单元天线和第二单元天线的结构完全相同，且二者关于介质基板上表面的几何中心旋转对称。
优选地，所述介质基板和接地板的结构均为矩形，所述接地板的长度与介质基板相同，所述接地板的宽度与介质基板相同。
优选地，介质基板采用聚四氟乙烯材料制备而成；接地板由金属材料制备而成。
优选地，所述单元天线组件均为毫米波频段的微带天线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种双频高隔离度二单元微带mimo天线，利用
进一步地，在隔离单元的金属贴片上沿着对角线设置了两条细长的缝隙，进一步减小了单元天线间的耦合，进一步提高了单元天线端口间的隔离度，形成了一个二单元双频高隔离度mimo天线。
进一步地，天线的尺寸非常小，是一个毫米波频段的微带天线。
进一步地，第一单元天线和第二单元天线的结构完全相同，且二者关于介质基板上表面的几何中心旋转对称。为了使第一单元天线表面的电路流向和第二单元天线表面电流流向不同，从而减小两个单元天线间的能量耦合，增加隔离度。
进一步地，隔离单元上下两个平行的短边中点分别开设一个矩形过孔，过孔的长边与矩形金属贴片的边平行，过孔的短边与矩形金属贴片垂直，过孔的高度等于矩形介质基板的高度；过孔的边缘经过金属化处理。能够将隔离单元与接地板连接，形成接地导体，从而将隔离单元表面耦合到的电流引导向接地板，增加两个单元天线间的隔离度。
进一步地，所述介质基板和接地板的结构均为矩形，所述接地板的长度与介质基板相同，所述接地板的宽度与介质基板相同。为了尽可能增大接地板的面积，将电磁能量尽可能向一个方向辐射，实现单向辐射，同时还可以减小接地板对介质基板上表面辐射结构的辐射特性。
附图说明
图1为本发明双频高隔离度二单元微带mimo天线的俯视结构示意图；
图2为本发明双频高隔离度二单元微带mimo天线的侧视结构示意图；
图3为本发明双频高隔离度二单元微带mimo天线的仰视结构示意图；
图4为利用三维电磁仿真软件对本发明双频高隔离度二单元微带mimo天线分析所得端口散射参数(s11、s22、s12、s21)随频率变化曲线图；图中曲线a为第一单元天线和第二单元天线的端口反射系数(s11、s22)随频率变化曲线图，曲线b为第一单元天线和第二单元天线端口间的能量耦合系数(s12、s21)随频率变化曲线图。
其中，1-第一单元天线；11-第一馈电传输线；12-
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
为了解决毫米波天线结构复杂、谐振频点单一、毫米波段mimo天线单元天线端口间隔离度过高等问题，本发明在普通矩形贴片微带天线的贴片侧面，加载了一个较大的矩形缝隙，使一个侧馈的矩形贴片微带天线成为一个
本发明天线的具体制作过程如下：
首先，选择一块长度和宽度都是30±5％mm，厚度为1.6±2％mm的fr4材料介质基板作为本发明设计天线的介质基板10。利用电路板印刷技术，在介质基板10下表面全部印刷金属覆层作为本发明设计天线的公用接地板20，金属接地板20的厚度可以忽略不计，金属接地板20的长度和宽度与介质基板10相等。
实施例1
如图1、图2和图3所示，利用电路板印刷技术，在介质基板10的上表面右侧印刷第一单元天线1的第一馈电传输线11，第一馈电传输线11的长度为7±2％mm，宽度为1±2％mm，第一馈电传输线11右侧边缘中点与介质基板10的右侧边缘中点重合。第一馈电传输线11左侧边缘处印刷一个
利用电路板印刷技术，在介质基板10的上表面左侧印刷第二单元天线2的第二馈电传输线21，第二馈电传输线21的长度为7±2％mm，宽度为1±2％mm，第二馈电传输线21左侧边缘中点与介质基板10的左侧边缘中点重合。第二馈电传输线21右侧边缘处印刷一个“n”型金属贴片22，“n”型金属贴片22的上侧水平边长5±2％mm，竖直边长10±5％mm，臂的宽度为1±2％mm。第二馈电传输线21右侧边缘中点与“n”型金属贴片22左侧竖直边中点重合，第二馈电传输线21长边方向水平放置，且左侧短边中点与介质基板10左侧边界中点重合，第二馈电传输线21右侧短边中点与“n”型金属贴片22左侧长边中点重合，“n”型金属贴片22的开口向下。
利用电路板印刷技术，在介质基板10的上表面中心附近，印刷一个长度为10±2％mm，宽度为5±2％mm的矩形隔离单元30。隔离单元30上下两侧边缘中点附近，分别加工一个矩形金属化的过孔，分别为第一过孔32和第二过孔33。
实施例2
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
第一过孔32和第二过孔33的长度均为1.6±2％mm，宽度均为0.2±2％mm，高度均为1.6±2％mm，第一过孔32和第二过孔33的内侧边缘均做金属化处理。第一过孔32和第二过孔33将介质基板10下侧表面的接地板20和上侧表面的隔离单元30电连接。
实施例3
除以下内容外，其余内容均与实施例1相同。
沿隔离单元30上表面的两条对角线，加工两条细长的缝隙31，缝隙31的宽度为0.4±2％mm，长度为10±5％mm，两条缝隙31在距离隔离单元30的中心点处相交。第一单元天线1与隔离单元30之间以及第二单元天线2与隔离单元30之间的距离相等，都等于0.5±2％mm。
需要说明的是，本发明实施例中使用的介质基板的组成材料电路板常用材料聚四氟乙烯fr4，材料的相对介电常数为4.4±2％，损耗角正切为0.02±2％。上述介质基板10上表面左右两侧的第一单元天线1和第二单元天线2的金属结构相同，并且具有旋转对称性。介质基板10上表面印刷的所有金属结构材料可以是铜，银或者金等导电性较好的金属材料。矩形介质基板10的下表面全部覆盖金属层，作为本发明设计天线的公用接地板20的金属材料可以是铜、银或者金等导电性良好的金属。
利用三维电磁仿真软件hfss对本发明双频高隔离度毫米波二单元微带mimo天线进行仿真分析，结果如图4所示，结果表明该二单元微带mimo天线能够在两个不同毫米波频点处发生谐振，两个频点分别为11.5±2％ghz和14.0±2％ghz，即本发明的毫米波mimo天线是一个双频带天线。在上述两个谐振频带内，单元天线间的端口隔离度都小于-15db，尤其是第一谐振频带内，s12/s21小于-19.60db。所以本发明设计的天线是一个高隔离度双频mimo天线。同时本发明设计的天线是微带结构天线，具有单向辐射的特征。
综上所述，本发明设计的双频高隔离度微带mimo天线辐射结构比较简单，使用的介质基板材料也比较常见，商用成本非常低，加工误差较小。是一个性能良好可大规模得到应用的毫米波微带mimo天线。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
1.一种双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，包括单元天线组件、介质基板(10)和位于介质基板(10)下表面的接地板(20)，单元天线组件安装在介质基板(10)上，介质基板(10)的上表面分别设有单元天线组件的馈电单元和辐射单元；
单元天线组件包括第一单元天线(1)和第二单元天线(2)，第一单元天线(1)的馈电单元为第一馈电传输线(11)，第二单元天线(2)的馈电单元为第二馈电传输线(21)；第一单元天线(1)的辐射单元为一个
第一单元天线(1)和第二单元天线(2)之间设有隔离单元(30)，隔离单元(30)为安装在介质基板(10)上表面中心点处的金属贴片。
2.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，介质基板(10)的下表面全部覆盖接地板(20)。
3.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，隔离单元(30)的几何中心与介质基板(10)上表面的几何中心重合，隔离单元(30)与介质基板(10)上表面的边界相互平行。
4.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，隔离单元(30)为矩形金属贴片；隔离单元(30)上下两个相互平行的短边的中点分别开设一个矩形过孔，过孔的长边与矩形金属贴片的边平行，过孔的短边与矩形金属贴片垂直，过孔的高度等于矩形介质基板的高度；过孔的边缘经过金属化处理。
5.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，隔离单元(30)上表面分别沿两条对角线开设有缝隙(31)。
6.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，第一单元天线(1)和第二单元天线(2)的结构完全相同，且二者关于介质基板(10)上表面的几何中心旋转对称。
7.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，所述介质基板(10)和接地板(20)的结构均为矩形，所述接地板(20)的长度与介质基板(10)相同，所述接地板(20)的宽度与介质基板(10)相同。
8.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，介质基板(10)采用聚四氟乙烯材料制备而成；接地板(20)由金属材料制备而成。
9.根据权利要求1所述的双频高隔离度二单元微带mimo天线，其特征在于，所述单元天线组件均为毫米波频段的微带天线。
技术总结