基于多层超表面的5G毫米波双频天线制造技术

本发明专利技术公开了基于多层超表面的5G毫米波双频天线，属于射频前端器件领域；其下介质层的上表面设有开槽贴片，下介质层的下表面设有金属地；开槽贴片为一方形金属板，其上设有第一L型槽和第二L型槽；第一L型槽的两个枝节末端均设有延伸段；第一L型槽和第二L型槽围城方环状，且延伸段和与其相邻的第一L型槽枝节之间具有大于零的间距；中介质层的上表面设有下超表面结构；下超表面结构由以矩形阵列方式排布多个的超表面单元组成；上介质层的上表面设有上超表面结构；馈电结构位于下介质层的上表面。本发明专利技术能够通过对贴片天线进行开槽产生双频段，并在其上方加载双层超表面结构，增加频段带宽和天线的波束宽度。段带宽和天线的波束宽度。段带宽和天线的波束宽度。

【技术实现步骤摘要】
基于多层超表面的5G毫米波双频天线


[0001]本专利技术涉及一种加载多层超表面结构的5G毫米波双频天线，主要应用无线宽带网络等，属于射频前端器件领域。

技术介绍

[0002]随着5G技术的不断推进和普及，毫米波技术成为了5G移动通信的重要组成部分之一。毫米波(millimeter wave，简称mmWave)指的是频率在30GHz至300GHz之间的电磁波，其波长范围约为1mm至10mm，相比于之前的移动通信技术(如4G LTE)使用的低频段，毫米波频段具有更高的带宽和更快的传输速度。
[0003]然而，由于毫米波频段的特殊性质，如传输距离短、穿透力弱、易受阻挡等，使得在该频段下进行通信需要采用更为复杂的天线设计来克服这些问题。因此，设计一种高效、可靠的毫米波天线成为了5G技术实现的关键之一。
[0004]在5G毫米波双频天线的
技术介绍
中，主要需要考虑以下几个方面：
[0005]1、天线的频率范围：5G毫米波通信覆盖了28GHz和38GHz两个频段，因此需要设计一种能够同时支持这两个频段的天线。
[0006]2、天线的方向性：毫米波频段的信号传输距离较短，因此需要设计一种具有较强方向性的天线来增强信号的传输强度和距离。
[0007]3、天线的尺寸和重量：毫米波频段的波长较短，因此天线的尺寸也相应较小，但是需要保证天线的重量轻便，以便于在移动设备中使用。
[0008]4、天线的成本：由于毫米波天线需要采用更为复杂的设计，因此其成本也相应较高，需要寻找一种既能够满足性能要求，又能够降低成本的设计方案。
[0009]基于以上几个方面的考虑，5G毫米波双频天线的设计需要结合天线的理论和实际应用需求，寻找一种既能够满足高速、高带宽通信要求，又能够实现高效、可靠、轻便、低成本的设计方案。

技术实现思路

[0010]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术设计是基于多层超表面的5G毫米波双频天线，可以满足覆盖28G、38G双频段的要求。所设计的天线实现了结构简单、设计方便、宽波束、宽带宽等特点。
[0011]为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的:
[0012]基于多层超表面的5G毫米波双频天线，包括上、中、下三介质层；下介质层的下表面设有金属地，下介质层的上表面设有开槽贴片；所述开槽贴片为一方形金属板，其上设有第一L型槽和第二L型槽；其中，第一L型槽的两个枝节末端均设有延伸段，且延伸段和与其相连的枝节垂直；第一L型槽和第二L型槽围城方环状，且延伸段和与其相邻的第二L型槽枝节之间具有大于零的间距；
[0013]中介质层的上表面设有下超表面结构；所述下超表面结构由以矩形阵列方式排布
多个的超表面单元组成；
[0014]上介质层的上表面设有上超表面结构；
[0015]所述馈电结构位于下介质层的上表面；其主要由微带线、中间开口微带线和对称微带线组成；中间开口微带线为方环状结构，其中一边为开口，开口的两端分别通过对应的对称微带线与开槽贴片连接，且两对称微带线均垂直于开槽贴片的边沿；微带线的一端连接在中间开口微带线的开口边对边，两者相互垂直，微带线的另一端向外延伸。
[0016]进一步的，所述第一L型槽的枝节长度大于第二L型槽的枝节长度。
[0017]进一步的，所述上超表面结构的中轴线和下超表面结构的中轴线重合。
[0018]进一步的，所述上超表面结构包括外围超表面单元、内围超表面单元和中心超表面单元；其中，多个内围超表面单元围成内方环，所述外围超表面单元围在内方环的外侧；中心超表面单元位于内方环的中心。
[0019]进一步的，所述超表面单元、中心超表面单元和外围超表面单元完全相同，且三者的的长、宽均小于内围超表面单元的长、宽。
[0020]进一步的，上、下介质层的相对介电常数为3.55，介质损耗角正切为0.0027；中介质层的相对介电常数为3.66，介质损耗角正切为0.004。
[0021]本专利技术与现有技术相比，能够通过对贴片天线进行开槽产生双频段，并在其上方加载双层超表面结构，增加频段带宽和天线的波束宽度。
附图说明
[0022]图1是天线开槽贴片层结构的俯视示意图；
[0023]图2是天线下层超表面结构的俯视示意图；
[0024]图3是天线上层超表面结构的俯视示意图；
[0025]图4是天线的结构侧视图；
[0026]图5是基于超表面的5G毫米波双频天线的反射系数曲线图；
[0027]图6基于超表面的5G毫米波双频天线的远场方向图；
具体实施方式
[0028]下面结合附图1
‑
6和实施例对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0029]基于多层超表面的5G毫米波双频天线，包括上、中、下三介质层；下介质层的下表面设有金属地，上表面设有开槽贴片；所述开槽贴片为一方形金属板，其上设有第一L型槽和第二L型槽；其中，第一L型槽的两个枝节末端均设有延伸段，且延伸段和与其相连的枝节垂直；第一L型槽和第二L型槽围城方环状，且延伸段和与其相邻的第一L型槽枝节之间具有大于零的间距；
[0030]中介质层的上表面设有下超表面结构；所述下超表面结构由以矩形阵列方式排布多个的超表面单元组成；
[0031]上介质层的上表面设有上超表面结构；
[0032]所述馈电结构位于下介质层的上表面；其主要由微带线、中间开口的微带线和对称微带线组成；中间开口微带线为方环状结构，其中一边为开口，开口的两端分别通过对应的对称微带线与金属贴片连接，且两对称微带线均垂直于该贴片；微带线的一端连接在中
间开口微带线的开口边对边，两者相互垂直，微带线的另一端向外延伸。
[0033]进一步的，所述第一L型槽的枝节长度大于第二L型槽的枝节长度。
[0034]进一步的，所述上超表面结构的中轴线和下超表面结构的中轴线重合。
[0035]进一步的，所述上超表面结构包括外围超表面单元、内围超表面单元和中心超表面单元；其中，多个内围超表面单元围成内方环，所述外围超表面单元围在内方环的外侧；中心超表面单元位于内方环的中心。
[0036]进一步的，所述超表面单元、中心超表面单元和外围超表面单元完全相同，且三者的长、宽均小于内围超表面单元的长、宽。
[0037]下面为一更具体的实施例：
[0038]参考图1至图4，图1是天线开槽贴片层结构的俯视示意图，图2是天线下层超表面结构的俯视图，图3是天线上层超表面结构的俯视示意，图4是天线的结构侧视图。如图1至图4所示，天线由介质层29、30、31，金属地，上层超表面23、24、下层超表面19、开槽金属贴片2组成。开槽金属贴片2是一个较大正方形金属在中间挖掉一个较小长方形和四周挖掉两个“L”形而形成，在最下层介质的上方，能够产生需要的毫米波双频段。微带馈线和开槽金属贴片在同一层，会影响天线的阻抗匹配。超表面结构19在第二层介质层上，在尺寸合适并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多层超表面的5G毫米波双频天线，包括上、中、下三介质层；其特征在于，下介质层的下表面设有金属地，下介质层的上表面设有开槽贴片；所述开槽贴片为一方形金属板，其上设有第一L型槽和第二L型槽；其中，第一L型槽的两个枝节末端均设有延伸段，且延伸段和与其相连的枝节垂直；第一L型槽和第二L型槽围城方环状，且延伸段和与其相邻的第二L型槽枝节之间具有大于零的间距；中介质层的上表面设有下超表面结构；所述下超表面结构由以矩形阵列方式排布多个的超表面单元(19)组成；上介质层的上表面设有上超表面结构；所述馈电结构位于下介质层的上表面；其主要由微带线、中间开口微带线和对称微带线组成；中间开口微带线为方环状结构，其中一边为开口，开口的两端分别通过对应的对称微带线与开槽贴片连接，且两对称微带线均垂直于开槽贴片的边沿；微带线的一端连接在中间开口微带线的开口边对边，两者相互垂直，微带线的另一端向外延伸。2.根据权利要求1所述的基于多层超表面的5G...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建明，王威，张乃柏，崔岩松，刘宁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所喀什地区电子信息产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：