[实用新型]用于第五代无线通信的双频阵列天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及天线通信领域，具体说的是用于第五代无线通信的双频阵列天线。

背景技术

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4G LTE,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。

实用新型内容

本实用新型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，本实用新型采用的技术方案为：

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。

本实用新型的有益效果在于：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。本实用新型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为本实用新型天线单体的结构示意图；

图2为本实用新型天线单体与PCB板的连接结构示意图；

图3为本实用新型双频阵列天线的整体结构示意图；

图4为本实用新型天线单体的回波损耗图；

图5为本实用新型天线阵列的回波损耗图；

图6为本实用新型天线阵列的增益曲线图；

图7为本实用新型天线阵列在频率为40GHz的三维辐射方向图；

图8为本实用新型天线阵列在频率为37GHz的二维辐射方向图；

图9为本实用新型天线阵列在频率为38.5GHz的二维辐射方向图；

图10为本实用新型天线阵列在频率为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；