毫米波Massive MIMO天线单元，包括从上到下依次间隔设置的第一金属层、第二金属层、第四金属层、第六金属层和连接器；第一金属层包括两个寄生贴片；第二金属层包括两个辐射贴片；第四金属层包括两个功分器，两个功分器分别与两个辐射贴片电连接；第六金属层包括馈线，馈线与两个功分器电连接；连接器与馈线电连接。天线单元利用多层PCB技术，以及金属化过孔的层间互连技术，充分利用垂直空间。毫米波Massive MIMO阵列天线，包括按照8×16阵列排列的如前的天线单元，在行方向上相邻两行天线单元交错设置，在列方向上相邻两列天线单元交错设置，极化方式采用H极化，频段为28G。阵列天线，阵元间的互耦小、电性能优良，而且结构紧凑、成本低、可靠性高。
【技术实现步骤摘要】
毫米波MassiveMIMO天线单元及阵列天线
本专利技术涉及通信天线领域，具体的说是毫米波MassiveMIMO天线单元及阵列天线。
技术介绍
随着人们对无线通信要求越来越高，新一代移动通信系统5G已成为现阶段国内外研究的重点。5G最为直观的特点为超高速传输，此外还需满足超大带宽、超高容量、超密站点、超可靠性、随时随地可接入性等要求。要实现上述要求，会涉及多个层面的关键技术。在载波频段层面，根据香农定理C=Blog2(1+S/N)可知，数据速率与可用频谱息息相关。由于Sub6G的频谱已经全部分配，故毫米波（26.5GHz~300GHz）就吸引了广泛的兴趣。在物理层传输层面，MassiveMIMO无线技术能深度利用空间维度的无线资源，显著提高系统频谱效率和功率效率。因此，将二者结合后，毫米波MassiveMIMO无线技术成为应对eMBB（EnhanceMobileBroadband：增强移动带宽）用例的绝佳选择。毫米波MassiveMIMO天线是毫米波MassiveMIMO无线技术的关键部件，为能实现大规模商用，对毫米波MassiveMIMO天线提出了更高的要求，分别是：结构紧凑、电性能优异、低成本、高可靠等。以应用于eMBB场景，频段为28G（ITU标准规定其频率范围为：27.5GHz~29.5GHz），水平波束指向为60度的MIMO天线为例，波束指向已决定了阵元间距，应用频段已限定了天线单元的物理尺寸，再加上有源系统的结构设计受限于频段和工艺，导致天线单元和馈电网络可布局的空间十分有限。目前国际上MassiveMIMO系统有两种常用实现方式：一种是天线和有源电路先模块化，再混合集成，另一种是天线和有源电路直接集成。两种方案各有优劣，混合集成由于可以模块化，故在工艺和成本上占优，且容易定位性能问题所在，不足之处是尺寸更大；直接集成在尺寸上占优，更符合未来小型化要求，但是相应的工艺较为复杂、成本较高。受限于当前的工艺水平，也基于成本考虑，更多时候MIMO系统会倾向于混合集成，因此，如何减小混合集成MassiveMIMO系统天线的体积成为了当前研究的重点。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种毫米波MassiveMIMO天线单元，充分利用垂直空间，可同时实现结构紧凑、电性能优异、低成本、高可靠等优点；本专利技术同时提供一种应用该毫米波MassiveMIMO天线单元的阵列天线，阵元间的互耦小、电性能优良，而且结构紧凑、成本低、可靠性高。为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：毫米波MassiveMIMO天线单元，包括从上到下依次间隔设置的第一金属层、第二金属层、第四金属层、第六金属层和连接器；所述第一金属层包括两个寄生贴片；所述第二金属层包括两个辐射贴片；所述第四金属层包括两个功分器，两个功分器分别与两个所述辐射贴片电连接，一个功分器、一个辐射贴片和一个所述寄生贴片对应组成一个天线阵元；所述第六金属层包括馈线，馈线与两个所述功分器电连接，从而使两个所述天线阵元电连接；所述连接器与所述馈线电连接。进一步地，所述第一金属层的上方还设置有第一介质层；所述第一金属层和第二金属层之间还填充有空气；所述第二金属层和所述第四金属层之间还从上到下依次设置有第二介质层、第一粘合介质层、第三金属层和第三介质层；所述第四金属层和所述第六金属层之间还从上到下依次设置有第二粘合介质层、第四介质层、第五金属层、第三粘合介质层和第五介质层；所述第六金属层的下方还设置有连接器。进一步地，所述第三金属层包括第一公共金属接地面，第一公共金属接地面上蚀刻出两个第一绝缘隔离环，两个所述功分器分别通过两个第一金属化过孔与两个所述辐射贴片电连接，两个第一金属化过孔依次穿过所述第二介质层、所述第一粘合介质层、第三金属层和所述第三介质层，且两个第一金属化在穿过第三金属层时分别穿过两个第一绝缘隔离环。进一步地，所述第四金属层还包括两个第一金属连接件和一个第二金属连接件。进一步地，所述第五金属层包括第二公共金属接地面，第二公共金属接地面上蚀刻出一个第二绝缘隔离环，第二公共金属接地面与所述第一金属接地面之间通过三组第二金属化过孔相连接，每组第二金属化过孔设置为若干个，第二金属化过孔依次穿过所述第三介质层、所述第四金属层、所述第二粘合介质层和所述第四介质层，其中两组第二金属化过孔在穿过第四金属层的时候分别穿过两个所述第一金属连接件实现电连接，另外一组第二金属化过孔在穿过第四金属层的时候穿过所述第二金属连接件实现电连接。进一步地，两个所述功分器通过一个第三金属化过孔与所述馈线电连接，第三金属化过孔依次穿过所述第二粘合介质层、所述第四介质层、所述第五金属层、所述第三粘合介质层和所述第五介质层，且第三金属化过孔穿过第五金属层时从所述第二绝缘隔离环中穿过。进一步地，所述第六金属层还包括一个第三金属连接件和一个焊盘，所述馈线通过焊盘与连接器电连接，所述第二公共金属接地面和所述第三金属连接件以及焊盘之间通过若干个第四金属化过孔相连接，第四金属化过孔依次穿过所述第三粘合介质层和所述第五介质层，所有第四金属化过孔均与第三金属连接件电连接。毫米波MassiveMIMO阵列天线，包括按照8×16阵列排列的如前所述的天线单元，在行方向上相邻两行天线单元交错设置，在列方向上相邻两列天线单元交错设置，极化方式采用H极化，频段为28G。进一步地，两个相邻的所述天线单元之间的水平方向间距为0.48个波长、垂直方向间距为0.72个波长。进一步地，所述阵列天线呈长方形，天线长边的长度为99mm，天线短边的长度为58.4mm。有益效果：1、本专利技术提供一种毫米波MassiveMIMO天线单元，采用微带贴片天线，重量轻、剖面低、易制造、易集成；基于该天线阵元，本专利技术采用二合一的方式通过功分器把两个阵元合并成一个天线单元，减少接头数量，降低成本；进而，本专利技术的天线单元采用上下多层的结构，能够充分利用垂直方向空间，使得水平方向空间充足，可以把辐射贴片、功分器和连接器三者有效分开，使得结构紧凑，布局灵活，可适用于较大波束指向的MIMO天线；2、本专利技术提供一种毫米波MassiveMIMO阵列天线，采用三角阵排布，可减小阵元间的互耦，获得较好的端口隔离和回波损耗，而且具有结构紧凑、电性能优异、低成本、高可靠性等优点，适用于大规模商用。附图说明图1是本专利技术毫米波MassiveMIMO天线单元的多层结构示意图；图2是本专利技术毫米波MassiveMIMO天线单元的侧视图；图3是本专利技术毫米波MassiveMIMO天线单元的俯视图；图4是本专利技术毫米波MassiveMIMO天线单元的立体图（不含焊盘和接头）；图5是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的俯视图；图6是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的仰视图；图7是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的天线波束指向0度E面图；图8是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的波束指向60度E面图；图9是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的某一端口的回波损耗仿真和实测对比图；图10是本专利技术毫米波MassiveMIMO阵列天线的其中一端口的回波损耗示意图。附图标记：101、第一介质层，102、第一金属层，103、空气，104、第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.毫米波Massive MIMO天线单元，其特征在于：包括从上到下依次间隔设置的第一金属层（102）、第二金属层（104）、第四金属层（109）、第六金属层（115）和连接器（301）；所述第一金属层（102）包括两个寄生贴片（201）；所述第二金属层（104）包括两个辐射贴片（202）；所述第四金属层（109）包括两个功分器（302），两个功分器（302）分别与两个所述辐射贴片（202）电连接，一个功分器（302）、一个辐射贴片（202）和一个所述寄生贴片（201）对应组成一个天线阵元；所述第六金属层（115）包括馈线（303），馈线（303）与两个所述功分器（302）电连接，从而使两个所述天线阵元电连接；所述连接器（301）与所述馈线（303）电连接。
【技术特征摘要】
1.毫米波MassiveMIMO天线单元，其特征在于：包括从上到下依次间隔设置的第一金属层（102）、第二金属层（104）、第四金属层（109）、第六金属层（115）和连接器（301）；所述第一金属层（102）包括两个寄生贴片（201）；所述第二金属层（104）包括两个辐射贴片（202）；所述第四金属层（109）包括两个功分器（302），两个功分器（302）分别与两个所述辐射贴片（202）电连接，一个功分器（302）、一个辐射贴片（202）和一个所述寄生贴片（201）对应组成一个天线阵元；所述第六金属层（115）包括馈线（303），馈线（303）与两个所述功分器（302）电连接，从而使两个所述天线阵元电连接；所述连接器（301）与所述馈线（303）电连接。2.如权利要求1所述的毫米波MassiveMIMO天线单元，其特征在于：所述第一金属层（102）的上方还设置有第一介质层（101）；所述第一金属层（102）和第二金属层（104）之间还填充有空气（103）；所述第二金属层（104）和所述第四金属层（109）之间还从上到下依次设置有第二介质层（105）、第一粘合介质层（106）、第三金属层（107）和第三介质层（108）；所述第四金属层（109）和所述第六金属层（115）之间还从上到下依次设置有第二粘合介质层（110）、第四介质层（111）、第五金属层（112）、第三粘合介质层（113）和第五介质层（114）。3.如权利要求2所述的毫米波MassiveMIMO天线单元，其特征在于：所述第三金属层（107）包括第一公共金属接地面（203），第一公共金属接地面（203）上蚀刻出两个第一绝缘隔离环（501），两个所述功分器（302）分别通过两个第一金属化过孔（205）与两个所述辐射贴片（202）电连接，两个第一金属化过孔（205）依次穿过所述第二介质层（105）、所述第一粘合介质层（106）、第三金属层（107）和所述第三介质层（108），且两个第一金属化在穿过第三金属层（107）时分别穿过两个第一绝缘隔离环（501）。4.如权利要求2所述的毫米波MassiveMIMO天线单元，其特征在于：所述第四金属层（109）还包括两个第一金属连接件（503）和一个第二金属连接件（504）。5.如权利要求4所述的毫米波MassiveMIMO天线单元，其特征在于：所述第五金属层（112）包括第二公共金属接地面（204...
【专利技术属性】
技术研发人员：李毅响，陈鹏羽，宋彦，张鹏，朱艳青，
申请(专利权)人：广东通宇通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。