[发明专利]应用于5G移动端的宽带天线

说明书

本发明公开了一种应用于5G移动端的宽带天线，包括从上至下顺序设置的以下四层结构：第一层结构，包括顶层贴片结构；第二层结构，包括金属带条，金属带条用于将微波信号耦合给所述顶层贴片结构，产生两个谐振模式；第三层结构，为开设了一圆形缝隙的金属大地层；第四层结构，包括馈电结构，所述馈电结构通过穿设所述圆形缝隙的金属通孔与所述金属带条连接。本发明的宽带天线，解决了现有的天线技术难以同时解决低剖面及宽带的问题，保持天线整体剖面高度较低，实现了较宽的频谱带宽覆盖，并且频带内具有良好的辐射性能，方向图对称，交叉极化小。

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种应用于5G移动端的宽带天线。

背景技术

第五代移动通信技术通过充分利用毫米波频段(例如28GHz，39GHz，以及60GHz)的带宽资源，可以实现1-10Gb/s的数据传输速率。但是在毫米波频段，电磁波的传输路径损耗显著增加。在移动端，为保证通信质量以及降低功耗，可提供定向扫描波束的相控阵列天线技术得到了最为广泛的关注。目前，移动端的相控阵天线技术有多种实现体制，考虑如图1所示的一种极具应用潜力的AiP(Antenna in Package)设计方案，射频芯片与天线分别位于介质载板的上下两个表面，芯片输出端引脚与天线的馈电输入端可以通过圆形缝隙进行高效率连接。

该方案应用于毫米波频段工作的手机移动端，其中的天线设计须充分考虑低剖面与宽带两方面的设计需求，以28GHz频段为例：1)移动端高度追求轻薄，再加上高精度芯片封装基板的加工限制，天线部分需保持很低的剖面高度，在采用低介电常数基板的前提条件下，常以0.8mm～1mm(0.06λ₀～0.08λ₀，λ₀为设计中心频率处的空气中波长)为最大限值；2)根据5G频谱规划，天线需满足24.75-27.5GHz(相对带宽为15％)的频谱覆盖。针对该类毫米波频段的移动端AiP的天线设计，目前仅有少量前沿技术报道。例如，可以将电磁偶极子方案应用于该类天线设计，但电磁偶极子天线对于剖面高度极其敏感，在剖面高度为0.06λ₀或者更低的情况下难以实现15％以上的宽带覆盖；此外也有以缝隙馈电结合寄生单元的微带贴片天线设计技术，该技术同样难以同时满足上述低剖面与宽带两个设计需求。

简而言之，毫米波频段AiP方案中的天线设计面临低剖面及宽带覆盖两方面的设计需求。目前，关于此类毫米波频段移动端AiP方案中的天线设计鲜有新颖的报道。最新的一些研究结果要么难以同时兼顾上述低剖面与宽带两方面的设计需求，要么对加工工艺要求过高，导致成本的显著增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述难以同时兼顾上述低剖面与宽带两方面的设计需求或者成本较高的缺陷，提供一种应用于5G移动端的宽带天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种应用于5G移动端的宽带天线，包括从上至下顺序设置的以下四层结构：

第一层结构，包括顶层贴片结构；

第二层结构，包括金属带条，所述金属带条用于将微波信号耦合给所述顶层贴片结构，产生两个谐振模式；

第三层结构，为开设了一圆形缝隙的金属大地层；

第四层结构，包括馈电结构，所述馈电结构通过穿设所述圆形缝隙的金属通孔与所述金属带条连接。

在本发明所述的天线中，所述顶层贴片结构包括具有预设间距的两个矩形金属贴片，所述两个矩形金属贴片沿平行于所述金属带条的方向并排设置。

在本发明所述的天线中，所述第一层结构还包括顶面设置所述顶层贴片结构的第一层介质基板，所述第二层结构还包括顶面设置所述金属带条的第二层介质基板，所述第四层结构包括底面设置所述馈电结构的第三层介质基板；