一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线制造技术

本发明专利技术涉及一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，适用于移动通信领域，包括六个天线模块，一块系统地板，一个金属边框；六个天线模块的物理尺寸相同，关于对称面镜像对称；每个天线模块均包含一个Sub6GHz天线和一个毫米波阵列；Sub6GHz天线为短路槽结构，毫米波阵列为开口槽阵列；多个Sub6GHz天线组成MIMO天线系统，每个毫米波阵列组成具有波束扫描能力的相控阵天线；本发明专利技术利用Sub6GHz天线与毫米波天线口面共用的方法减小了移动终端天线占用的体积，具有结构紧凑、天线净空小的优点，在移动终端多天线设计中具有较广应用前景。中具有较广应用前景。中具有较广应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线


[0001]本专利技术属于移动通信
，涉及天线设计，特别涉及辐射口面共用的5G移动终端天线。

技术介绍

[0002]为了满足物联网、自动驾驶、虚拟现实等应用的需求，当前的移动通信系统正向第五代(5G)标准演进。5G移动通信的频谱可划分为sub6GHz的微波频段和毫米波频段，其中3.5GHz频段(3400
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3600MHz)被定为5G移动通信的新增频段之一。28GHz是毫米波频段的主流工作频段。因此，研制可同时工作在Sub6GHz频段和毫米波频段的5G天线具有重要意义。
[0003]MIMO技术具有成倍提高无线信道容量的潜能。在不增加频谱带宽的条件下，该技术在基站端和移动终端同时布置多个天线，通过提高频谱利用率的方式提高信道容量。在Sub6GHz频段，MIMO技术被广泛使用。毫米波频段具有可用频带宽、器件尺寸小等优点，可以使用相控阵技术实现高增益波束扫描。然而，以手机为代表的移动终端尺寸受限，同时集成多个工作在Sub6GHz频段的MIMO天线和工作在毫米波频段的相控阵天线具有相当大的难度。传统的方法是单独设计这两个频段的天线。但是存在天线占用空间大、手机边框开缝较多的缺点。最近，有些研究开始将两个频段的天线联合起来设计以减小天线占用的总体空间。比如，澳大利亚昆士兰大学的研究组在同一个短路槽上使用了两套馈电网络，分别激励Sub6GHz频段辐射和毫米波频段辐射；北京交通大学的李雨键教授组基于SIW工艺，将常规单极子单层金属变成双层堆叠结构，在双层结构上制作毫米波频段天线，实现了两种频段天线的共存。然而，这两种方案主要用于验证概念，第一种方案的毫米波天线波束扫描范围较窄，第二种方案天线占用的空间较大，而且无法与毫米波多通道芯片直接集成。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，两个频段的天线共用一个辐射口面，既可减小天线占用的空间，又可增加有效辐射口径，还可以与金属边框共形设计。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，包括矩形的系统地板，在系统地板上方沿其边沿连接有竖直的金属边框，还包括结构与尺寸完全相同的关于对称面镜像对称的六个天线模块，其中每个天线模块由刻蚀在系统地板外沿的水平部分和刻蚀在金属边框下沿的竖直部分组成，其中水平部分为工作在Sub6GHz频段的短路槽天线，各短路槽天线组成MIMO天线系统，竖直部分为工作在毫米波频段的开路槽阵列，所述开路槽阵列由多个相同尺寸、等间距排列的开路槽单元组成，每个开路槽阵列中的各开路槽单元组成具有波束扫描能力的相控阵天线。
[0007]所述Sub6GHz频段的中心工作频率为3.5GHz，工作带宽为3400
‑
3600MHz，毫米波频
段的中心工作频率为28GHz，工作带宽为27
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29GHz，每个天线模块的水平部分和竖直部分共用辐射口面。
[0008]所述短路槽天线的槽长度为半个介质波长，工作在半波长模式，所述开路槽单元的槽长度为四分之一个波长，工作在四分之一波长模式，四个槽单元组成一个相控阵，实现毫米波频段的波束扫描。
[0009]所述短路槽天线用同轴探针或微带线馈电，所述开路槽阵列与毫米波多通道收发芯片相连，实现波束扫描功能。
[0010]所述短路槽天线的槽结构为矩形槽、蝶形槽或哑铃形槽；所述开路槽单元的槽结构为矩形槽或喇叭形槽。
[0011]本专利技术可通过在Sub6GHz频段和毫米波频段分别添加滤波器提高隔离度，从而保证两个频段的天线独立工作。
[0012]本专利技术所述系统地板的尺寸优选为手机尺寸，从而可用于手机。
[0013]所述对称面为系统地板矩形两条长边中心的连线。六个所述天线模块分布在系统地板长边的两侧，同一侧天线模块关于系统地板长边的中心镜像对称，相邻天线模块之间的间距相同；或者若干所述天线模块位于系统地板的短边上。当六个所述天线模块分布在系统地板长边的两侧时，所述相邻天线模块之间的间距均为50mm，所述短路槽天线的长度为35mm；开路槽阵列包括4个开路槽单元，开路槽单元的长度为3mm，相邻开路槽单元之间的间距为5mm，4个开路槽单元关于短路槽中心线镜像对称。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]1)Sub6GHz天线与毫米波天线阵列共用一个辐射口面，天线占用的总体尺寸较小。
[0016]2)Sub6GHz天线利用金属边框与系统地板之间的间隙，毫米波天线阵列刻蚀在金属边框上，无需专门预留天线安装空间，终端的空间利用率高。
[0017]3)毫米波天线阵列的天线单元为开路槽，其长度为四分之一波长，因而金属边框上的缝隙长度较短，不仅外形美观，而且降低了用户人手影响。
附图说明
[0018]图1为本专利技术优选实施例的三维结构图。
[0019]图2为具体实施方式中辐射口面共用天线的俯视图。
[0020]图3为具体实施方式中辐射口面共用天线的侧视图。
[0021]图4为具体实施方式中辐射口面共用天线的馈电端口布局图。
[0022]图5为具体实施方式中辐射口面共用天线在3.5GHz频段低频段天线的反射系数和端口隔离度。
[0023]图6为具体实施方式中辐射口面共用天线在3.5GHz频段低频段天线与高频段天线之间的端口隔离度。
[0024]图7为具体实施方式中辐射口面共用天线在28GHz频段高频段天线的反射系数和端口隔离度。
[0025]图8为具体实施方式中辐射口面共用天线在28GHz频段低频段天线与高频段天线之间的端口隔离度。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术的实施方式。
[0027]如图1、图2和图3所示，本专利技术实施例提供了一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，包括系统地板1、金属边框2以及六个天线模块，其中，系统地板1主体为矩形，尺寸为140
×
70mm2，为当前主流的手机尺寸。金属边框2沿系统地板1边沿连接在其上方，为周向封闭的竖直边框，高度为6mm，下沿与系统地板1平齐。六个天线模块分别为天线模块A3、天线模块B4、天线模块C5、天线模块D6、天线模块E7和天线模块F8，其结构与尺寸完全相同，关于对称面镜像对称，布设在系统地板1与金属边框2的连接处，其中对称面为系统地板1矩形两条长边中心的连线。
[0028]本实施例中，考虑到传统4G天线一般放置在系统地板1的两条短边上，为了不干扰4G天线，天线模块A3、天线模块B4、天线模块C5分布在系统地板1长边的一侧，天线模块D6、天线模块E7和天线模块F8分布在系统地板1长边的另一侧，同一侧天线模块关于系统地板1长边的中心镜像对称，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，包括矩形的系统地板(1)，在系统地板(1)上方沿其边沿连接有竖直的金属边框(2)，其特征在于，还包括结构与尺寸完全相同的关于对称面镜像对称的六个天线模块，其中每个天线模块由刻蚀在系统地板(1)外沿的水平部分(3a)和刻蚀在金属边框(2)下沿的竖直部分(3b)组成，其中水平部分(3a)为工作在Sub6GHz频段的短路槽天线，各短路槽天线组成MIMO天线系统，竖直部分(3b)为工作在毫米波频段的开路槽阵列，所述开路槽阵列由多个相同尺寸、等间距排列的开路槽单元组成，每个开路槽阵列中的各开路槽单元组成具有波束扫描能力的相控阵天线。2.根据权利要求1所述同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，其特征在于，所述Sub6GHz频段的中心工作频率为3.5GHz，工作带宽为3400
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3600MHz，毫米波频段的中心工作频率为28GHz，工作带宽为27
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29GHz，每个天线模块的水平部分(3a)和竖直部分(3b)共用辐射口面。3.根据权利要求1或2所述同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，其特征在于，所述短路槽天线的槽长度为半个介质波长，工作在半波长模式，所述开路槽单元的槽长度为四分之一个波长，工作在四分之一波长模式，四个槽单元组成一个相控阵，实现毫米波频段的波束扫描。4.根据权利要求1所述同时工作在Sub6GHz频段与毫米波频段的5G移动终端天线，其特征在于，所述短路槽天线用同轴探针或...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓长江，任韬宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：