[发明专利]一种毫米波双频双极化叠层贴片天线阵列

说明书

一种毫米波双频双极化叠层贴片天线阵列，天线阵列由多个结构相同的毫米波双频双极化叠层贴片天线单元等间隔排布于金属地板表面而成。天线单元包括低频环形金属贴片、高频蝶形金属贴片、金属地板、上下层介质基板和两个馈电结构。环形金属贴片位于上层基板上表面，用于产生低频谐振；蝶形金属贴片位于下层基板上表面，用于产生高频谐振；下层基板放置于金属地板上。两个馈电结构分别贯穿金属地板、两层介质基板，安装后，两个馈电单元与各层预设的通孔同轴，且与通孔内壁之间不接触。本发明提供的两层金属贴片均采用电容耦合方式进行馈电，电容耦合馈电可以抵消正交同轴馈电所引入的额外电感，能够实现双频、双极化工作。

技术领域

本发明属于5G无线通信和天线技术领域，涉及一种双频双极化的毫米波通信叠层贴片天线阵列。

背景技术

近几年，随着蜂窝网络技术的飞速发展，其数据流通量呈指数态势增加。毫米波通信技术由于其大带宽、高速率、低延迟，逐步应用于智能手机终端。目前全球主要授权5G毫米波段分别为n257 (26.5-29.5 GHz)、n258 (24.25-27.5 GHz)、n260 (37.0-40.0 GHz)和n261 (27.5-28.35 GHz)。由于智能手机支持的功能日趋复杂，其天线数量也不断增加，为毫米波提供的空间更是十分有限。手机的金属框架也给天线的设计带来了诸多挑战。

对于毫米波而言，由于传播链路的损耗较大，因而需要天线具备较高的增益。与此同时，终端天线还需要较宽的覆盖范围，高增益与宽扫描角的兼顾为天线设计带来挑战。此外，由于视距传输（LOS）的限制，毫米波通信很容易出现极化失配，因而双极化特性对于毫米波天线尤为重要。如何设计一款体积小，高增益、宽角扫描、双极化、高效率的毫米波手机天线有着十分重要的意义。

本发明通过设计两层辐射贴片，通过电容耦合馈电，实现毫米波双频双极化天线单元，实现了端口间的高隔离度。低频和高频两个谐振点可以分别通过调整上层和下层金属贴片的尺寸来实现。并用该天线单元设计的1×4线阵，实现了±45°的宽角扫描。

发明内容

本发明为了解决毫米波终端天线小型化、大带宽、高增益、宽扫描角难以兼顾的问题，设计一种应用于移动设备终端的毫米波天线阵列。通过电容耦合馈电的叠层贴片天线，实现双频段、双极化，保证正交极化天线之间的隔离度。并用此天线单元组成的1×4线阵实现宽阵列扫描角度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于移动终端的毫米波双频双极化叠层贴片天线阵列，所述天线阵列由多个结构相同的毫米波双频双极化叠层贴片天线单元等间隔排布于金属地板3表面而成。所述的毫米波双频双极化叠层贴片天线单元主要包括低频环形金属贴片1、高频蝶形金属贴片2、金属地板3、上层介质基板4、下层介质基板5和馈电结构，其中馈电结构包括+45度馈电单元6、-45度馈电单元7。

所述的环形金属贴片1位于上层介质基板4的上表面，蝶形金属贴片2位于下层介质基板5的上表面，下层介质基板5放置于金属地板3上。为了避免上层金属贴片1阻挡下层高频蝶形金属贴片2的正常辐射，环形金属贴片1为一方形环状结构；蝶形金属贴片2通过对矩形贴片的4个直角处倒角得到，此类结构可以实现较大的工作带宽。所述蝶形金属贴片2的四个端角与方形环状结构的四边中心位置对应，且上层环形金属贴片1和下层蝶形金属贴片2的中心点能够重合。所述的环形金属贴片1用于产生低频谐振，可以通过调整贴片1的尺寸大小来调整工作频率；金属贴片2用于产生高频谐振，可以通过调整其矩形贴片和倒角的尺寸大小来调整高频的工作频率。