一种谐振型人工电磁结构天线及小基站多天线通信系统的制作方法

1.本发明涉及小基站天线通信技术领域，具体为一种谐振型人工电磁结构天线及小基站多天线通信系统。


背景技术：

2.天线作为射频无线通路上的最后一个负载，承载着收发信号的使命，本质上是一个双向的无源器件；天线并不是只发有用信号，只要是源端供过来的所有信号，都会发射出去，只是不同频点的信号，发射出去的效率也不一样，在谐振频点的信号发射效率就高，其他频点效率就低点；发射的同时，天线也接收信号，不管什么信号都接收，类比于发射信号，谐振频点接收效率高，其他频点效率低；比如有两个天线a和b，a天线发射的信号会被b天线接收，同样b天线发射的信号也会被a天线接收,这个物理现象叫做天线互耦；隔离度就是用来衡量天线互耦程度的大小的物理量。
3.如何提升天线之间的隔离度,是天线通信技术领域的痛点，对于独立的天线个体，提升隔离度的方式主要有以下：
4.第一种方式就是拉开天线之间的距离；拉开天线之间的距离是提升隔离度的有效方式，但是终端狭小的结构空间，往往限制了天线间的距离；
5.早期基站天线会使用加隔离墙的方式来提升隔离度，加隔离墙确实有效果，但是墙的高度会影响隔离的最终效果，具体加多高的墙才能达到隔离指标，很难通过简单的经验判断得出结论，而且终端上有没有空间加隔离墙也是一个问题。
6.基于上述背景，如何在狭小的终端结构空间内设计出高隔离度的天线，是我们研究的重点方向。


技术实现要素：

7.本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种谐振型人工电磁结构天线及小基站多天线通信系统来解决在狭小的终端结构空间内设计出高隔离度天线的问题。
8.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种谐振型人工电磁结构天线及小基站多天线通信系统，所述电磁结构天线包括：
9.天线pcb板材；
10.按照周期性结构分布在所述天线pcb板材上的天线走线铜箔，所述周期性结构包括第一阵子臂结构及第二阵子臂结构；及
11.设置在所述第一阵子臂结构及第二阵子臂结构之间的同轴信号馈入点；
12.所述第一阵子臂结构及第二阵子臂结构对称设置。
13.更进一步地，所述周期性结构为回纹状结构。
14.更进一步地，所述第一阵子臂结构及第二阵子臂结构均包括：
15.与所述同轴信号馈入点电性连接的第一周期结构；
16.与所述第一周期结构连接的第二周期结构；及
17.与所述第二周期结构连接的第三周期结构。
18.更进一步地，所述第一周期结构包括第一开路支节；
19.所述第二周期结构包括与所述第一开路支节进行相位叠加的第二开路支节；
20.所述第三周期结构包括与所述第一开路支节及第二开路支节进行相位叠加的第三开路支节。
21.更进一步地，所述第一开路支节用于抵制来自其他天线的高频段电流；
22.所述第二开路支节用于提高天线之间的中频段隔离度；
23.所述第三开路支节用于提高天线之间的低频段隔离度。
24.更进一步地，所述第一周期结构用于引入高频电流。
25.更进一步地，所述第一周期结构与所述第二周期结构的连接点用于控制谐振频点。
26.一种小基站多天线通信系统，所述通信系统包括：
27.壳体；
28.天线组；
29.安装在所述壳体内的用于固定所述天线组的塑料支架；及
30.安装在所述壳体内的用于为所述天线组散热的金属散热器；
31.所述天线组包括如上所述的谐振型人工电磁结构天线。
32.更进一步地，所述天线组包括两对相互正交组合的4g天线及5g天线。
33.本发明的有益效果是：
34.本发明提出了一种谐振型人工电磁结构天线，在现有的室内型小基站设备应用场景下，在880～960mhz&2300～2400mhz&2490～2690mhz4g+5g双模多频段应用场景覆盖；通过谐振型人工电磁周期结构，减小了pcb板的物理尺寸，其天线尺寸比目前同频段带宽内的辐射单元缩小了15％，通过周期结构抑制了天线单元之间的互耦电流，提高了多天线通信系统的隔离度。
附图说明
35.图1为本发明天线设计结构示意图；
36.图2为本发明天线阵子臂走线设计示意图；
37.图3为本发明小基站多天线通信系统天线在整机中的装配位置示意图；
38.图4为本发明仿真结果的回波损耗曲线；
39.图5为本发明仿真结果的隔离度曲线。
40.附图中，各标号所代表的零部件列表如下：
41.1、天线pcb板材；
42.2、周期性结构；21、第一阵子臂结构；22、第二阵子臂结构；23、第一周期结构；231、第一开路支节；24、第二周期结构；241、第二开路支节；25、第三周期结构；251、第三开路支节；
43.3、同轴信号馈入点；
44.4、塑料支架；5、金属散热器；6、4g天线；7、5g天线。
具体实施方式
45.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
46.本发明提供了以下优选的实施例：
47.参考图1、图2所示，一种谐振型人工电磁结构天线，所述电磁结构天线包括：
48.天线pcb板材1；
49.按照周期性结构2分布在所述天线pcb板材1上的天线走线铜箔，所述周期性结构2包括第一阵子臂结构21及第二阵子臂结构22；及
50.设置在所述第一阵子臂结构21及第二阵子臂结构22之间的同轴信号馈入点3；
51.所述第一阵子臂结构21及第二阵子臂结构22对称设置。
52.更进一步地，所述周期性结构2为回纹状结构。
53.更进一步地，所述第一阵子臂结构21及第二阵子臂结构22均包括：
54.与所述同轴信号馈入点3电性连接的第一周期结构23；
55.与所述第一周期结构23连接的第二周期结构24；及
56.与所述第二周期结构24连接的第三周期结构25。
57.更进一步地，所述第一周期结构23包括第一开路支节231；
58.所述第二周期结构24包括与所述第一开路支节231进行相位叠加的第二开路支节241；
59.所述第三周期结构25包括与所述第一开路支节231及第二开路支节241进行相位叠加的第三开路支节251。
60.更进一步地，所述第一开路支节231用于抵制来自其他天线的高频段电流；
61.所述第二开路支节241用于提高天线之间的中频段隔离度；
62.所述第三开路支节251用于提高天线之间的低频段隔离度。
63.更进一步地，所述第一周期结构23用于引入高频电流。
64.更进一步地，所述第一周期结构23与所述第二周期结构24的连接点用于控制谐振频点。
65.本实施例中，参考图1所示，天线由天线pcb板材1、周期性结构2金属图案、同轴信号馈入点三个部分组成，这里所述的金属图案即为铜箔材质的回纹图案，周期性结构2金属图案为本发明谐振型人工电磁结构天线技术方案的核心部分。
66.参考图2所示，两个第一周期结构23用于为天线辐射振子臂金属图案中引入高频电流，与第二周期结构24连接部分，通过控制连接点控制谐振频点，连接处的第一开路支节231用于抵制来自其他天线的高频段电流，从而提高天线之间的高频段隔离度，第二周期结构24的第二开路支节241通过与第一周期结构23的第一开路支节231进行相位叠加，从而提高天线之间的中频段隔离度，第三周期结构25的第三开路支节251通过与第一开路支节231及第二开路支节241进行相位叠加，从而提高天线之间的低频段隔离度，最终实现提升整个工作频段内天线之间的隔离度。
67.阵子臂上的周期结构走线图案引导天线表面电流路径，通过周期结构数量调整天线工作频率，抑制多天线之间互耦电流、提高多天线系统之间的隔离度。
68.参考图3所示，一种小基站多天线通信系统，所述通信系统包括：
69.壳体；
70.天线组；
71.安装在所述壳体内的用于固定所述天线组的塑料支架4；及
72.安装在所述壳体内的用于为所述天线组散热的金属散热器5；
73.所述天线组包括如上所述的谐振型人工电磁结构天线。
74.更进一步地，所述天线组包括两对相互正交组合的4g天线6及5g天线7。
75.图3所示的结构为三部分，分别是用于固定安装天线的塑料支架4、pcb材质天线以及金属散热器5，天线部分由4g天线6及5g天线7正交组合而成，用于提高两个4g天线6、5g天线7之间同频、异频的隔离度，同时4g天线6与5g天线7均设计有周期性结构2金属图案，通过控制天线表面电流的相位和幅度，从而进一步提高天线之间隔离度。
76.需要说明的是，这里将4g天线6及5g天线7正交组合，是为了尽可能的实现两个天线的极化方向垂直，从而进一步提高天线之间隔离度。
77.本发明的有益效果具体体现在以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述电磁结构天线包括：天线pcb板材(1)；按照周期性结构(2)分布在所述天线pcb板材(1)上的天线走线铜箔，所述周期性结构(2)包括第一阵子臂结构(21)及第二阵子臂结构(22)；及设置在所述第一阵子臂结构(21)及第二阵子臂结构(22)之间的同轴信号馈入点(3)；所述第一阵子臂结构(21)及第二阵子臂结构(22)对称设置。2.根据权利要求1所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述周期性结构(2)为回纹状结构。3.根据权利要求1所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述第一阵子臂结构(21)及第二阵子臂结构(22)均包括：与所述同轴信号馈入点(3)电性连接的第一周期结构(23)；与所述第一周期结构(23)连接的第二周期结构(24)；及与所述第二周期结构(24)连接的第三周期结构(25)。4.根据权利要求3所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述第一周期结构(23)包括第一开路支节(231)；所述第二周期结构(24)包括与所述第一开路支节(231)进行相位叠加的第二开路支节(241)；所述第三周期结构(25)包括与所述第一开路支节(231)及第二开路支节(241)进行相位叠加的第三开路支节(251)。5.根据权利要求4所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述第一开路支节(231)用于抵制来自其他天线的高频段电流；所述第二开路支节(241)用于提高天线之间的中频段隔离度；所述第三开路支节(251)用于提高天线之间的低频段隔离度。6.根据权利要求3所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述第一周期结构(23)用于引入高频电流。7.根据权利要求3所述的谐振型人工电磁结构天线，其特征在于，所述第一周期结构(23)与所述第二周期结构(24)的连接点用于控制谐振频点。8.一种小基站多天线通信系统，其特征在于，所述通信系统包括：壳体；天线组；安装在所述壳体内的用于固定所述天线组的塑料支架(4)；及安装在所述壳体内的用于为所述天线组散热的金属散热器(5)；所述天线组包括如权利要求1至7任意一项所述的谐振型人工电磁结构天线。9.根据权利要求8所述的小基站多天线通信系统，其特征在于，所述天线组包括两对相互正交组合的4g天线(6)及5g天线(7)。

技术总结
本发明涉及小基站天线通信技术领域，具体为一种谐振型人工电磁结构天线及小基站多天线通信系统，包括：天线PCB板材；按照周期性结构分布在所述天线PCB板材上的天线走线铜箔，所述周期性结构包括第一阵子臂结构及第二阵子臂结构；及设置在所述第一阵子臂结构及第二阵子臂结构之间的同轴信号馈入点；在现有的室内型小基站设备应用场景下，在880～960MHz&2300～2400MHz&2490～2690MHz4G+5G双模多频段应用场景覆盖；通过谐振型人工电磁周期结构，减小了PCB板的物理尺寸，其天线尺寸比目前同频段带宽内的辐射单元缩小了15％，通过周期结构抑制了天线单元之间的互耦电流，提高了多天线通信系统的隔离度。天线通信系统的隔离度。天线通信系统的隔离度。


技术研发人员：郝杭俊
受保护的技术使用者：太仓市同维电子有限公司
技术研发日：2023.06.06
技术公布日：2023/8/23