用于5G移动通信的天线单元及阵列天线制造技术

本实用新型专利技术公开了用于5G移动通信的天线单元及阵列天线，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿容置孔与馈电线电连接，辐射部位于容置腔中；金属件分别与地层及辐射部电连接。此结构简单、加工步骤少。

【技术实现步骤摘要】
用于5G移动通信的天线单元及阵列天线
本技术涉及天线行业，尤其涉及用于5G移动通信的天线单元及阵列天线。
技术介绍
毫米波频带因其能提供大的带宽、高的用户容量及达到几个GB每秒的数据传输速率等特性，而使其成为第五代(5G)移动通信的频段之一。然而，毫米波在自由空间中传播时会有较大的路径损耗，所以就需要窄波束宽度的且波束可调的相控阵天线用大的增益来抵消大的路径损耗带来的影响。近年来，带金属边框的移动设备越来越成为趋势，所以毫米波天线也应考虑此种情形。在文章BinYu，et.al,“ANovel28GHzBeamSteeringArrayfor5GMobileDevicewithMetallicCasingApplication”,IEEETRANSACTIONSONANTENNASANDPROPAGATION,VOL.66,NO.1,pp.462-466,JANUARY2018中，提出了一个工作于28GHz频段(美国FCC定义)且利用金属边框开槽的方式而形成的一个腔体缝隙阵列天线，其在阵列方向的尺寸大于半波长，且需要在金属边框的两个面上开槽，侧面的槽用于装配阶梯式钉(做成阶梯式是为了阻抗匹配)，顶部的槽用于天线辐射。金属边框需要两面开槽加工。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种用于5G移动通信的天线单元及阵列天线，该天线单元加工简单。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于所述PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；所述馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿所述容置孔与所述馈电线电连接，辐射部位于所述容置腔中；所述金属件分别与所述地层及所述辐射部电连接。进一步的，所述辐射部与所述馈电部的连接点靠近所述辐射部的顶面设置。进一步的，所述容置腔内设有用于固定所述馈电辐射件的第一填充件。进一步的，所述第一填充件的材质为改进的PC或LCP。进一步的，所述容置孔内设有用于固定所述馈电部的第二填充件。为了解决上述技术问题，本技术还采用的以下技术方案：阵列天线，设于金属边框上，包括上述用于5G移动通信的天线单元，所述用于5G移动通信的天线单元的数量为N个，所述用于5G移动通信的天线单元在所述金属边框上呈Nx1的阵列排布；N为大于2的整数，所述金属件为所述金属边框。进一步的，相邻两个所述用于5G移动通信的天线单元的间距等于所述用于5G移动通信的天线单元工作频段的半波长。为了解决上述技术问题，本技术还采用的以下技术方案：用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的底面，地层设于所述PCB板介质层的顶面；辐射单元包括介质件和馈电辐射件，介质件设于所述地层远离所述PCB板介质层的一侧，介质件的顶面设有金属环，介质件上设有多个过孔，所述金属环与所述地层通过所述过孔电连接，多个所述过孔沿所述金属环连成一圈以在所述介质件上与地层共同形成一容置腔；所述馈电辐射件呈钉状并位于所述容置腔内，馈电辐射件包括由过孔形成的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端与所述馈电线电连接，辐射部设于介质件的顶面且位于所述容置腔中，辐射部的第一侧边与所述金属环电连接。进一步的，馈电部与辐射部的连接处靠近所述辐射部的第二侧边设置，辐射部的第一侧边和辐射部的第二侧边为辐射部的一组对边。进一步的，所述馈电线呈阶梯形。本技术的有益效果在于：只需在金属边框的一个侧面上设置容置腔即可实现馈电辐射件的装配和天线辐射，相比于现有技术在金属边框的两个侧面上开槽，结构更简单、加工步骤更少，有利于提高生产效率、降低移动终端设备的制造成本；用于移动通信的5G毫米波天线单元占用金属边框侧面面积小，对金属边框的结构强度影响较小；用于移动通信的5G毫米波天线单元在阵列排列方向上的宽度小于半波长，利于提高单元间的隔离度和大角度扫描且得到低后瓣。附图说明图1为本技术实施例一的制作于金属边框上的阵列天线的示意图；图2为本技术实施例一的用于5G移动通信的天线单元的结构示意图；图3为本技术实施例一的用于5G移动通信的天线单元的爆炸图；图4为本技术实施例一的用于5G移动通信的天线单元的回波损耗仿真结果图；图5为本技术实施例一的用于5G移动通信的天线单元的辐射方向图；图6为本技术实施例一的金属边框上的阵列天线的S参数图；图7为本技术实施例一的金属边框上的阵列天线在28GHz时的扫描图；图8为本技术实施例一的金属边框上的阵列天线在28GHz时的三维扫描图(扫描角＝0度)；图9为本技术实施例一的金属边框上的阵列天线在28GHz时的三维扫描图(扫描角＝30度)；图10为本技术实施例一的金属边框上的阵列天线在28GHz时的三维扫描图(扫描角＝60度)；图11为本技术实施例二的制作于PCB板上的用于5G移动通信的天线单元的结构示意图。标号说明：1、阵列天线；2、馈电单元；21、PCB板介质层；22、地层；23、馈电线；3、辐射单元；31、金属件；311、容置腔；312、容置孔；32、馈电辐射件；321、馈电部；322、辐射部；3221、第一侧边；3222、第二侧边；33、介质件；331、过孔；34、金属环；41、第一填充件；42、第二填充件；100、金属边框；101、左边框；102、右边框；103、上边框；104、下边框；105、金属中板。具体实施方式为详细说明本技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本技术最关键的构思在于：设置一容置腔，容置腔内设有辐射部，容置腔与辐射部形成辐射单元。请参照图1至图11，用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元2和辐射单元3，馈电单元2包括PCB板介质层21、地层22和馈电线23，馈电线23设于PCB板介质层21的顶面，地层22设于所述PCB板介质层21的底面；辐射单元3包括金属件31和馈电辐射件32，金属件31远离PCB板介质层21的一侧设有容置腔311，容置腔311靠近PCB板介质层21的一侧设有容置孔312；所述馈电辐射件32呈钉状，馈电辐射件32包括呈柱状的馈电部321和呈板状的辐射部322，馈电部321的一端与辐射部322相连，馈电部321的另一端贯穿所述容置孔312与所述馈电线23电连接，辐射部322位于所述容置腔311中；所述金属件31分别与所述地层22及所述辐射部322电连接。阵列天线1，设于金属边框100上，包括上述用于5G移动通信的天线单元，所述用于5G移动通信的天线单元的数量为N个，所述用于5G移动通信的天线单元在所述金属边框100上呈Nx1的阵列排布；N为大于2的整数，所述金属件31为所述金属边框100。从上述描述可知，本技术的有益效果在于：只需在金属边框的一个侧面上设置容置腔即可实现馈电辐射件的装配和天线辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，其特征在于：馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于所述PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；所述馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿所述容置孔与所述馈电线电连接，辐射部位于所述容置腔中；所述金属件分别与所述地层及所述辐射部电连接。

【技术特征摘要】
1.用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，其特征在于：馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于所述PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；所述馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿所述容置孔与所述馈电线电连接，辐射部位于所述容置腔中；所述金属件分别与所述地层及所述辐射部电连接。2.根据权利要求1所述的用于5G移动通信的天线单元，其特征在于：所述辐射部与所述馈电部的连接点靠近所述辐射部的顶面设置。3.根据权利要求1所述的用于5G移动通信的天线单元，其特征在于：所述容置腔内设有用于固定所述馈电辐射件的第一填充件。4.根据权利要求3所述的用于5G移动通信的天线单元，其特征在于：所述第一填充件的材质为改进的PC或LCP。5.根据权利要求1所述的用于5G移动通信的天线单元，其特征在于：所述容置孔内设有用于固定所述馈电部的第二填充件。6.阵列天线，设于金属边框上，其特征在于：包括如权利要求1-5中任意一项所述的用于5G移动通信的天线单元，所述用于5G移动通信的天线单元的数量为N个，所述用于5G移动通信的天...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭鸣明，赵安平，
申请(专利权)人：深圳市信维通信股份有限公司，深圳市信维微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44