[发明专利]用于5G系统的微带辐射单元及天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线辐射单元技术领域，具体的是一种应用于5G系统下的微带辐射单元及天线。

背景技术

伴随移动互联网和物联网的发展，4G移动通讯系统的网络速率、网络容量、终端连接数量及空口时延已不能满足市场与技术演进的需求，未来需要带宽更宽、速率更高、功耗更低、时延更短及连接更密集更安全的4.5G及5G技术。

应对下一代移动通讯系统的需要，4.5G及5G基站天线将会异于目前常规基站天线形态，将以阵列形态出现。阵列形态下的天线辐射单元将直接级联T/R有源组件，天线在有源组件及系统控制下可同时支持水平及垂直面波束赋型。由于涉及到需要有源组件及系统针对辐射单元进行幅度及相位的精准控制，所以密集阵列同时内置集成了幅度/相位校准网络，此校准网络从校准口到每一路辐射单元幅度与相位将会严格控制在规定的范围值内。鉴于此，基站天线将面临着巨大的挑战，传统基站天线已不能满足5G系统的需求，而作为天线核心部件的辐射单元受到的挑战更是首当其冲。

在现有技术中，天线的辐射单元一般是通过压铸等形式来实现，此形式下的辐射单元不仅有结构复杂、生产难度大、成本高以及极化之间干扰大的缺点，而且在5G高频段要求下，辐射单元尺寸很小，精准的尺寸又是必须要满足的，传统辐射单元实现形式导致加工尺寸精度无法保证，误差大，在5G系统高频段要求下，这些误差往往是致命的。而本发明设计的微带辐射单元不仅精度高，更具有小型化，结构简单，高增益，方向图性能优良，易于实现等特点，适用于未来5G通信系统基站天线，是未来基站天线辐射单元的常见形态。

发明内容

本发明的主要目的在于解决5G通信系统下辐射单元的技术不足与缺陷，提供一种高频段，高增益，高精度，单极化，小型化微带辐射单元，并提供相应天线。

本发明提供一种用于5G系统的微带辐射单元，包括PCB板材1、金属引向片2、辐射体、接地层6，PCB板材1为基材，辐射体为覆铜层，附着在PCB板材1上表面；金属引向片2悬浮在辐射体正上方；接地层6为覆铜层，附着在PCB板材1下表面；所述辐射体包括辐射主体3和微带线5，微带线5与辐射主体3相交于馈电点L1处馈电点L1，微带线5和辐射主体3的方向相同，微带线5上设有匹配段4。

而且，微带线5采用50欧姆微带线，其尺寸大小为长度在13～16mm，宽度在0.6～1.2mm。

而且，微带辐射单元工作的频段支持4.7GHz～5.1GHz。

而且，辐射主体3馈电点L1处设计有一个匹配凹槽，当工作的频段为4.7GHz～5.1GHz，其大小为长度是2.5mm～2.7mm，宽度为1.8mm～2.8mm。

而且，所述匹配段4距离馈电点L1距离为6.4mm，当工作的频段为4.7GHz～5.1GHz，其大小为长度是3.5mm～4.0mm，宽度为1.5mm～2.5mm。

而且，微带线5与水平方向放置呈±45°夹角形成±45°极化辐射单元，或者与水平方向呈0°夹角形成水平极化辐射单元，或者与水平方向呈90°夹角可形成垂直极化辐射单元。

而且，用于组合形成极化分离的辐射单元。

而且，所述金属引向片2为一个方形金属材质引向片，距离辐射主体3垂直高度为2.0mm～6.0mm，当工作的频段为4.7GHz～5.1GHz，其尺寸大小为长度是22.0mm～25.0mm，宽度为22.0mm～25.0mm，厚度为1.0mm～2.0mm。。

而且，辐射主体3的尺寸包括宽度W与长度L，W为0.1～0.5倍波长，L为0.15～0.3倍波长，其中波长为以4.7GHz～5.1GHz中心频点在自由空间计算值。

而且，所述PCB板材1的选用类型为Rogers 4730JXR板材。

本发明还提供一种天线，采用如上所述用于5G系统的微带辐射单元。本发明提供的一种5G系统的微带辐射单元，采用微带线馈电，尺寸小，结构简单，为实现天线小型化奠定基础；是一个平面结构，整体成型，后期装配简单，可靠性高，减少了生产制造过程中带来的各种不确定性难题。本发明与现有的技术相比，适用于4.7GHz～5.1GHz频段，不仅具有抗干扰强，增益高，驻波比良好，方向图性能优良等特点，而且微带线实现形式可以使辐射单元尺寸小，精度更高，更容易指标的实现以及控制，从而使基站天线整机做的更薄，也更小型化，性能更稳定，生产成本低，装配更简洁，生产效率提高，结构简单，使用安装可靠。本发明设计在国际上处于领先地位，将在5G技术应用推广中广泛使用，具有重要的市场价值。

附图说明