用于第五代无线通信的双频阵列天线制造技术

本实用新型专利技术提供用于第五代无线通信的双频阵列天线，其天线单体包括设置在立体天线载体表面的第一天线辐射体和第二天线辐射体；第一天线辐射体为一单极天线；所述第二天线辐射体为一环绕所述第一天线辐射体设置，并与PCB板的地连接的构成环形天线。由第一天线辐射体构成的单极天线直接馈电，产生频率为36‑40GHz范围左右的一个谐振；由构成环形天线的第二天线辐射体与第一天线辐射体耦合，产生频率为36‑40GHz范围左右的另一个谐振，使天线具有双谐振。本实用新型专利技术的阵列天线，其工作带宽可以将FCC定义的37GHz和39GHz的两个5G频段完美地包含在内；同时，还能具有高辐射效率和高增益、方向性好、稳定性强等特点。

【技术实现步骤摘要】
用于第五代无线通信的双频阵列天线
本技术涉及天线通信领域，具体说的是用于第五代无线通信的双频阵列天线。
技术介绍
在现代通讯领域，从第一代移动通信系统2G到第四代移动通信系统4GLTE,主要解决的是人与人之间的沟通，然而第五代(5G)移动通信系统，也即5G，将解决人与人之外的人与物、物与物之间的沟通，即实现万物互联的愿望。5G的传输速率将是4G的百倍以上并且支持海量的设备连接，进而使得万物互联成为可能，同时可以实现汽车的自动驾驶、3D的虚拟现实、远程医疗等。可以预言，第5代移动通信系统将是面向2020年之后的新一代移动通信系统。在移动终端上5G的实施将使得移动终端设备的应用更加方便，更加得心应手，更加小型化多样化，功能更加强大。能否把5G的技术在手持设备上得到良好的应用的关键是如何设计出能适用于5G通信的天线阵列系统。在2016年7月15日，美国联邦通信委员会(FCC)定义了用于5G的毫米波频段：除了28GHz(27.5-28.35GHz)的频段外，还包含了整体工作频率范围为37-40GHz的37GHz(37-38.6GHz)和39GHz(38.6-40GHz)这两个频段。现在的低频频谱资源已非常拥挤，很难满足未来5G通信的需求，因此，开发毫米波作为5G频段成为必然。用于5G的毫米波具有频谱资源丰富、定向性好、抗干扰能力强等特点。毫米波通信系统前端的天线尤为重要，而且天线的增益、带宽、效率等性能直接决定着系统的优劣。我们知道5G天线必须是天线阵列，构成这个天线阵列的馈电网络形式有如下几种：串联、并联，以及串并联的组合。过去，5G天线阵列的设计多集中在带宽较窄的28GHz的频段上，而无法满足最新定义的5G毫米波频段的要求，因此，有必要提供一种能够适用于37GHz和39GHz的双频5G天线阵列系统。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种第五代无线通信的双频阵列天线，适用于37GHz和39GHz，具有带宽大、增益和效率高、方向性好等特点。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：用于第五代无线通信的双频阵列天线，所述双频阵列天线的天线单体包括设置在立体天线载体表面的第一天线辐射体和第二天线辐射体；所述第一天线辐射体为一单极天线；所述第二天线辐射体为一环绕所述第一天线辐射体设置，并与PCB板的地连接的环形天线。本技术的有益效果在于：区别于现有技术的5G天线阵列只支持28GHz的频段，无法满足其它5G毫米波频段要求的不足。本技术通过设计阵列天线中的天线单体包含两个特殊的天线辐射体结构，每个辐射体产生一个相互独立的谐振，使天线具有双谐振，可以同时包含37GHz和39GHz两个频段，从而扩展5G天线的工作频段，更好地满足5G毫米波频段的要求。具体的，由第一天线辐射体构成的单极天线直接馈电，产生频率为36-40GHz范围左右的一个谐振点；由构成环形天线的第二天线辐射体与第一天线辐射体耦合，产生另一个频率为36-40GHz范围左右的另一个谐振点，第一辐射体以及第二辐射体各自产生的谐振可通过尺寸调整实现互换和调整，从而使天线同时获得37GHz和39GHz两个频段。由上述结构的天线单体构成的阵列天线，其工作带宽可以将FCC定义的37GHz和39GHz的两个5G频段完美地包含在内；同时，还能具有高辐射效率和高增益、带宽大、方向性好、稳定性强等特点。附图说明图1为本技术天线单体的结构示意图；图2为本技术天线单体与PCB板的连接结构示意图；图3为本技术双频阵列天线的整体结构示意图；图4为本技术天线单体的回波损耗图；图5为本技术天线阵列的回波损耗图；图6为本技术天线阵列的增益曲线图；图7为本技术天线阵列在频率为40GHz的三维辐射方向图；图8为本技术天线阵列在频率为37GHz的二维辐射方向图；图9为本技术天线阵列在频率为38.5GHz的二维辐射方向图；图10为本技术天线阵列在频率为40GHz的二维辐射方向图；标号说明：1、天线单体、2、馈电网络；3、T字形网络节点；4、立体天线载体；5、第一天线辐射体；6、第二天线辐射体；7、PCB板；8、PCB衬底；9、PCB地板；10、过孔；11、第一焊盘；12、第二焊盘；13、第三焊盘；14、第四焊盘；15、第五焊盘；16、第六焊盘；17、馈电点；18、棱线；19、阵列馈电点。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：天线单体的辐射体结构包括一单级天线和一环绕单级天线并与PCB板地连接后而构成的环形天线，每个辐射体产生一个相互独立的谐振，使天线具有双谐振，符合FCC最新定义的37GHz和39GHz5G毫米波的频段要求。本技术涉及的技术术语解释:请参照图1，本技术提供一种用于第五代无线通信的双频阵列天线，所述双频阵列天线的天线单体包括设置在立体天线载体表面的第一天线辐射体和第二天线辐射体；所述第一天线辐射体为一单极天线；所述第二天线辐射体为一环绕所述第一天线辐射体设置，并与PCB板的地连接的环形天线。从上述描述可知，本技术的有益效果在于：本技术的天线单体由第一天线辐射体构成工作频率为1/4波长的单极天线直接馈电，产生频率为36-40GHz范围左右的一个谐振点；由将第一天线辐射体环绕其中，并与PCB板的地连接的第二天线辐射体构成工作频率为1个波长的环形天线，同样可以产生频率为36-40GHz范围左右的另一个谐振点；通过调节第一天线辐射体和第二天线辐射体的长度可以使得第一天线辐射体产生的谐振频率大于或小于第二天线辐射体产生的谐振频率，从而使天线同时包含FCC最新定义的37GHz和39GHz的两个5G频段；而且具有尺寸小、带宽大、增益和效率高，以及方向性好并性能稳定的特点。进一步的，所述第二天线辐射体通过所述PCB板上的过孔与PCB板的地连接。由上述描述可知，立体天线载体表面上的第二天线辐射体本身不能构成完整的环形回路，将第二天线辐射体的两端点通过PCB板上的过孔与地连接后才形成完整的环形回路，从而构成工作频率为1个波长的环形天线，并产生频率为36-40GHz范围左右的一个谐振点。请参阅图2，进一步的，所述立体天线载体和所述PCB板之间通过焊盘连接；所述焊盘与所述第二天线辐射体的两端点连接，所述焊盘上设置有所述过孔。由上述描述可知，焊盘连接方式不仅能够提高立体天线载体和PCB板之间的连接稳固性，以及安装简易型；而且还能方便第二天线辐射体与PCB的地连接。进一步的，所述立体天线载体的底面对应所述第二天线辐射体的两端点分别设置有第一焊盘和第二焊盘；所述PCB板的上表面对应所述第一焊盘和第二焊盘分别设置有第三焊盘和第四焊盘；所述两端点分别对应连接所述第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘分别对应连接第三焊盘和第四焊盘。由上述描述可知，载体和PCB板上表面之间通过四个焊盘的焊接，能够保证载体连接牢固，不易脱落；同时也方便载体的安装；进一步也保证了第二辐射体与PCB板地连接的稳固性。进一步的，所述立体天线载体的底面对应所述第一天线辐射体的馈电点设置有与其连接的第五焊盘；所述PCB板的上表面对应所述第五焊盘设置有与其连本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述双频阵列天线的天线单体包括设置在立体天线载体表面的第一天线辐射体和第二天线辐射体；所述第一天线辐射体为一单极天线；所述第二天线辐射体为一环绕所述第一天线辐射体设置，并与PCB板的地连接的环形天线。

【技术特征摘要】
1.用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述双频阵列天线的天线单体包括设置在立体天线载体表面的第一天线辐射体和第二天线辐射体；所述第一天线辐射体为一单极天线；所述第二天线辐射体为一环绕所述第一天线辐射体设置，并与PCB板的地连接的环形天线。2.如权利要求1所述的用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述第二天线辐射体通过所述PCB板上的过孔与PCB板的地连接。3.如权利要求2所述的用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述立体天线载体和所述PCB板之间通过焊盘连接；所述焊盘与所述第二天线辐射体的两端点连接，所述焊盘上设置有所述过孔。4.如权利要求1所述的用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述立体天线载体的底面对应所述第二天线辐射体的两端点分别设置有第一焊盘和第二焊盘；所述PCB板的上表面对应所述第一焊盘和第二焊盘分别设置有第三焊盘和第四焊盘；所述两端点分别对应连接所述第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘和第二焊盘分别对应连接第三焊盘和第四焊盘。5.如权利要求1所述的用于第五代无线通信的双频阵列天线，其特征在于：所述立体天线载体的底面对应所述第一天线辐射体的馈电点设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵安平，艾付强，吴会林，
申请(专利权)人：深圳市信维通信股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44