[发明专利]一种宽带小型化5G毫米波阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线，具体涉及的是一种工作于37GHz和39GHz宽带小型化5G毫米波阵列天线。

背景技术

随着通信技术的快速发展，以实现高速传输和万物互联为目的的第五代(5G)移动通信系统技术的研究正如火如荼地在全球范围内展开。

为了满足5G高速传输的要求，毫米波将充当重要的角色，因为毫米波的带宽较宽。然而由于毫米波的直线传播及在空气中的高衰减性质，会使得其传播距离短且需要更多发射基站以防止单个基站发出的电磁波被物体阻挡时而影响通信。为了补偿毫米波频段天线的损耗，就需要对多个天线单元进行组阵以增加天线的增益。此外，移动终端设备的位置一直在变动，为了与固定位置的基站进行点对点通信，阵列天线还必须要有波束赋形的能力，使其波束可以在一定角度内进行任意切换或扫描。

2016年7月美国联邦通信委员会定义了28GHz(27.5-28.35GHz)、37GHz(37-38.6GHz)和39GHz(38.6-40GHz)为5G的毫米波频段，但是目前5G毫米波阵列天线的设计特别是能适用于手持设备的还很少。虽然文献“Design and analysis of a low-profile 28GHz beam stearing antenna solution for future 5G cellular applications”(2014IEEE MTT-S International Microwave Symposium，pp.1-4)中，Wonbin Hong等人提出了用于28GHz频段的毫米波手机阵列天线以及文献“Multi-layer 5G mombile phone antenna for multi-user MIMO communications”(201523rd Telecommunications Forum Telfor，pp.559-562)中，Naser Ojaroudiparchin等人也提出了用于28GHz频段的毫米波阵列天线。但是这都是应用于窄带的毫米波阵列天线，为此本发明有必要提出一种能同时包含37GHz和39GHz双频段的宽带小型化阵列天线。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种能同时包含37GHz和39GHz双频段的宽带小型化阵列天线。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种宽带小型化5G毫米波天线单元，包括天线PCB板，所述天线PCB板的上表面蚀刻形成有偶极子上臂，下表面蚀刻形成有偶极子下臂和与所述偶极子下臂连接的天线底面地板；所述偶极子上臂与天线底面地板通过同轴线的内外芯连接馈电。

优选地，所述偶极子上臂包括上臂第一外圆、上臂第二外圆、上臂传输线、上臂第一转换段和上臂第二转换段；所述上臂第一外圆左侧与上臂第二外圆相交，右侧与上臂传输线连接，且所述上臂传输线依次与上臂第一转换段和上臂第二转换段连接。

优选地，所述上臂第一外圆内设置有上臂第一外圆挖孔，上臂第二外圆内设置有上臂第二外圆挖孔，所述上臂第一外圆挖孔与上臂第二外圆挖孔外离。

优选地，所述偶极子下臂包括下臂第一外圆、下臂第二外圆和下臂传输线，所述下臂第一外圆右侧与下臂第二外圆相交，左侧与下臂传输线连接，且所述下臂传输线与所述上臂传输线处于同一轴线投影上。

优选地，所述下臂第二外圆内设置有下臂第一外圆挖孔，下臂第二外圆内设置有下臂第二外圆挖孔，所述下臂第一外圆挖孔与下臂第二外圆挖孔外离。

优选地，所述上臂第一外圆、上臂第二外圆在天线PCB板下表面的投影与下臂第一外圆、下臂第二外圆以下臂传输线为轴线相应对称。

优选地，所述上臂第一外圆半径为0.56mm、上臂第二外圆半径为0.3mm、上臂第一外圆挖孔半径为0.27mm、上臂第二外圆挖孔半径为0.23mm。

优选地，所述天线PCB板采用介电常数为2.2的Rogers RT5880板材制成，且所述天线PCB板的厚度为0.25mm。

另外，本发明还提供了一种宽带小型化5G毫米波阵列天线，包括手机线路板和由若干个上述天线单元构成的天线PCB板，且天线单元间距为4mm,所述天线PCB板的天线底面地板对应与手机线路板连接。

优选地，所述天线PCB板由8个天线单元构成，且所述8个天线单元共用一块PCB板的天线底面地板。

本发明提供的宽带小型化5G毫米波阵列天线，包含37GHz和39GHz两个频段，具有尺寸小，带宽大，增益高的特点，其可与手持终端共用PCB板，也可以独立一块天线PCB板，具有更大的灵活性。