[發明專利]一種用于5G移動通信的天線單元以及陣列天線

有效

• 申請號: 201710828413.2
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107768842B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 彭鳴明;趙安平
• 申請（專利權）人: 深圳市信維通信股份有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q7/00;H01Q5/10;H01Q5/20;H01Q5/307;H01Q1/22;H01Q1/24;H01Q1/27;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 深圳市博銳專利事務所 44275
• 代理人: 張明

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域，尤其涉及一種用于5G移動通信的天線單元以及陣列天線。

背景技術

移動通信技術經過前面4代的發展，即將迎來以實現高速傳輸和萬物互聯為目的的第五代(也即5G)。現在的低頻頻譜資源已非常擁擠，很難滿足未來5G通信的需求，因此，5G技術將在毫米波頻段進行，因為毫米波的帶寬較寬。但毫米波由于波長短，幾近于直線傳播，在空氣中會產生大的衰減，這使得其傳播距離短。所以在進行5G基站布置時，需要在各方向有更多的發射基站以防單個基站發出的電磁波被物體阻擋而影響通信。

在移動終端，為了補償毫米波頻段天線的損耗，就需要對多個天線單元進行組陣以增加天線的增益。此外，移動終端設備的陣列天線還要有波束賦形的能力，以使其可與固定位置的基站進行點對點通信，其波束可在某一方向的一定角度內進行任意切換或掃描。按計劃，2020年將可能是5G的商用元年，2016年7月美國聯邦通信委員會就定義了5G的毫米波頻段：28GHz(27.5-28.35GHz)、37GHz(37-38.6GHz)和39GHz(38.6-40GHz)。過去，5G天線陣列的設計多集中在帶寬較窄的28GHz的頻段上，而無法滿足最新定義的5G毫米波頻段的要求，但是若要增加寬帶和增益，就必然會增大天線的尺寸以及天線占PCB板的面積，這顯然不符合手持設備、穿戴設備等移動終端的小型化要求。因此，有必要提供一種可覆蓋37GHz和39GHz兩個頻段，且尺寸較小的天線，可以為移動終端設備(手機，穿戴式設備和PAD等)提供未來5G通信的毫米波天線單元以及陣列天線。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于5G移動通信的天線單元以及陣列天線，可解決現有技術中尺寸大、帶寬小、增益小等問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案一為：

一種用于5G移動通信的天線單元，包括由下而上依次層疊設置的接地板、PCB板介質和陶瓷介質，還包括天線第一部分和天線第二部分，天線第一部分和天線第二部分均設置于所述陶瓷介質上；

所述天線第一部分的末端設置于所述PCB板介質上；所述PCB板介質上與所述天線第二部分相對應的位置設置有第一過孔，所述天線第二部分的末端通過所述第一過孔連接于所述接地板；所述天線第二部分的頂端與所述天線第一部分的頂端間隔的設置于所述陶瓷介質上并相互耦合。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案二為：

一種陣列天線，包括基板和n個技術方案一所述的用于5G移動通信的天線單元，所述基板包括層疊設置的PCB層和接地層；所述n個用于5G移動通信的天線單元在所述基板上呈nx1的陣列排布；n個用于5G移動通信的天線單元的PCB板介質均為所述PCB層的一部分，n個用于5G移動通信的天線單元的接地板均為所述接地層的一部分。

本發明的有益效果在于：在天線單元中，天線第一部分的頂端與天線第二部分的頂端形成耦合饋電形式，天線第一部分、天線第二部分以及接地板可共同形成一個耦合式環形天線，該天線單元能夠較大的擴展帶寬和增益，同時覆蓋37GHz和39GHz兩個頻段，更好地滿足5G通信的毫米波頻段的要求；同時，該天線單元尺寸較小，天線陣列可以獨立設置于一塊PCB板上，也可以直接做在終端設備的PCB板上，具有更大的安裝靈活性，且天線單元占用PCB板的面積小，無需設置凈空區，對終端設備的PCB板的影響較小；在工作頻率37-40GHz范圍內，該陣列天線都能保證在0到60度掃描角內很好地工作。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的天線單元的整體結構示意圖；

圖2為本發明實施例一的天線單元的透視圖；

圖3為本發明實施例一的天線單元的剖視圖；

圖4為本發明實施例一的天線單元的回波損耗圖；

圖5為本發明實施例一的天線單元的方向圖；

圖6為本發明實施例一的天線單元的參數掃描圖a；

圖7為本發明實施例一的天線單元的參數掃描圖b；

圖8為本發明與現有技術的回波損耗對比圖；

圖9為本發明實施例二的天線單元的整體結構示意圖；

圖10為本發明實施例三的陣列天線的結構示意圖；

圖11為陣列天線的S參數圖；

圖12為陣列天線在37GHz時的掃描圖；

圖13為陣列天線在38.6GHz時的掃描圖；

圖14為陣列天線在40GHz時的掃描圖。

標號說明：