[發明專利]一種5G毫米波相控陣天線

在審

• 申請號: 201811284402.3
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109449583A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 孫浩;趙繼明;禹清晨;李霞;劉永寧
• 申請（專利權）人: 安徽四創電子股份有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q5/20;H01Q5/307;H01Q13/10;H01Q21/06
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發明公開了一種5G毫米波相控陣天線，包括相控陣單元，每個相控陣單元包括一個天線單元和一個射頻連接器c；所述天線單元包括輻射部分a、輻射部分b；所述天線單元為三層板結構，內設有雙層輻射貼片；所述雙層輻射貼片共包括四個輻射貼片，即每層輻射貼片包括兩個輻射貼片；每個輻射貼片中均開有梳形輻射縫隙；所述天線單元的饋電方式為縫隙耦合饋電，且采用T形饋電微帶線與H形耦合縫隙相匹配的方式。本發明的天線單元達到30％以上的相對帶寬，從而有效的提高了本發明的天線的口徑效率；本發明的天線在工作頻段內，減少了發射損耗，提高了天線效率；提高了天線陣列的輻射效率和增益。

技術領域

本發明涉及毫米波大規模陣列天線及天線單元的設計技術領域，尤其是一種5G毫米波相控陣天線。

背景技術

隨著5G移動業務的興起，5G網絡具有極高的速率，極大的容量，極低的時延；相對4G網絡，5G網絡的傳輸速率可以提升10～100倍，峰值傳輸速率達到10Gbit/s，端到端時延達到毫秒級。根據通信原理，無線通信的最大信號帶寬大約是載波頻率的5％左右，因此，載波頻率越高，可實現的信號帶寬也越大。在毫米波頻段中，28GHz頻段是最有希望使用在5G的頻段，28GHz頻段的可用頻譜帶寬可達1GHz；相比而言，4G-LTE頻段最高頻率的載波在2GHz上下，而可用頻譜帶寬只有100MHz。因此，若使用毫米波頻段，則頻譜帶寬擴大10倍，傳輸速率也可得到巨大提升。在5G通訊天線無論是采用Massive MIMO、BeamTrace、BeamForming等技術來實現空間分集以實現大數據量傳輸時，天線都會采用有源相控陣的形式，對天線的掃描方位一般要求為方位-60°～60°，俯仰-30°～30°。針對這些特點，5G通訊天線的研發已經成為5G移動業務的重點和難點。

現有技術中，相控陣單元包括一個天線單元和一個射頻連接器，天線單元既有單層輻射貼片也有多層單層輻射貼片的結構，即既有單層板結構也有多層板結構，通常含有多層輻射貼片結構的天線的工作的頻段會更寬些；現有技術中的天線單元只有一個射頻部分，即每層輻射貼片只有一個輻射貼片，即一層板上只有一個輻射貼片；現有技術的輻射貼片的輻射縫隙，一般為獨立的條形，或者L型，以及C形。因此，對于天線單元的設計還有很大的提升空間。

發明內容

為了克服上述現有技術中的缺陷，本發明提供一種5G毫米波相控陣天線，在工作頻段內，減少了發射損耗，提高了天線效率；提高了天線陣列的輻射效率和增益；且本發明的天線單元達到30％以上的相對帶寬，從而有效的提高了本發明的天線的口徑效率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案，包括：

一種5G毫米波相控陣天線，包括相控陣單元，每個相控陣單元包括一個天線單元和一個射頻連接器c；所述天線單元包括輻射部分a、輻射部分b；

所述天線單元為三層板結構，從上至下依次為：上層輻射板(1)、中間層板(2)、底層板(3)；

所述天線單元內設有雙層輻射貼片，所述雙層輻射貼片共包括四個輻射貼片，分別為：上層第一輻射貼片(41)、上層第二輻射貼片(42)、下層第一輻射貼片(51)、下層第二輻射貼片(52)；

所述上層第一輻射貼片(41)和所述上層第二輻射貼片(42)為沿上層輻射板(1)的短邊方向即寬度方向對稱地覆在上層輻射板(1)的上表面的銅塊；

所述下層第一輻射貼片(51)和所述下層第二輻射貼片(52)為沿中間層板(2)的短邊方向即寬度方向對稱的覆在位于中間層板(2)的上表面的銅塊；

所述上層第一輻射貼片(41)的中心與所述下層第一輻射貼片(51)的中心對齊；所述上層第二輻射貼片(42)的中心與所述下層第二輻射貼片(52)的中心對齊；

所述底層板(3)的上表面設有第一耦合縫隙(61)和第二耦合縫隙(62)；所述底層板(3)的下表面設有第一饋電微帶線(71)和第二饋電微帶線(72)