[实用新型]毫米波Massive MIMO天线单元及阵列天线

说明书

毫米波Massive MIMO天线单元，包括从上到下依次间隔设置的第一金属层、第二金属层、第四金属层、第六金属层和连接器；第一金属层包括两个寄生贴片；第二金属层包括两个辐射贴片；第四金属层包括两个功分器，两个功分器分别与两个辐射贴片电连接；第六金属层包括馈线，馈线与两个功分器电连接；连接器与馈线电连接。天线单元利用多层PCB技术，以及金属化过孔的层间互连技术，充分利用垂直空间。毫米波Massive MIMO阵列天线，包括按照8×16阵列排列的如前的天线单元，在行方向上相邻两行天线单元交错设置，在列方向上相邻两列天线单元交错设置，极化方式采用H极化，频段为28G。阵列天线，阵元间的互耦小、电性能优良，而且结构紧凑、成本低、可靠性高。

技术领域

本实用新型涉及通信天线领域，具体的说是毫米波Massive MIMO天线单元及阵列天线。

背景技术

随着人们对无线通信要求越来越高，新一代移动通信系统5G已成为现阶段国内外研究的重点。5G最为直观的特点为超高速传输，此外还需满足超大带宽、超高容量、超密站点、超可靠性、随时随地可接入性等要求。要实现上述要求，会涉及多个层面的关键技术。在载波频段层面，根据香农定理C=Blog2(1+S/N)可知，数据速率与可用频谱息息相关。由于Sub 6G的频谱已经全部分配，故毫米波（26.5 GHz ~300 GHz）就吸引了广泛的兴趣。在物理层传输层面，Massive MIMO无线技术能深度利用空间维度的无线资源，显著提高系统频谱效率和功率效率。因此，将二者结合后，毫米波Massive MIMO无线技术成为应对 eMBB（Enhance Mobile Broadband：增强移动带宽）用例的绝佳选择。毫米波Massive MIMO天线是毫米波Massive MIMO无线技术的关键部件，为能实现大规模商用，对毫米波MassiveMIMO天线提出了更高的要求，分别是：结构紧凑、电性能优异、低成本、高可靠等。以应用于eMBB场景，频段为28G（ITU标准规定其频率范围为：27.5 GHz~29.5 GHz），水平波束指向为60度的MIMO天线为例，波束指向已决定了阵元间距，应用频段已限定了天线单元的物理尺寸，再加上有源系统的结构设计受限于频段和工艺，导致天线单元和馈电网络可布局的空间十分有限。

目前国际上Massive MIMO系统有两种常用实现方式：一种是天线和有源电路先模块化，再混合集成，另一种是天线和有源电路直接集成。两种方案各有优劣，混合集成由于可以模块化，故在工艺和成本上占优，且容易定位性能问题所在，不足之处是尺寸更大；直接集成在尺寸上占优，更符合未来小型化要求，但是相应的工艺较为复杂、成本较高。受限于当前的工艺水平，也基于成本考虑，更多时候MIMO系统会倾向于混合集成，因此，如何减小混合集成Massive MIMO系统天线的体积成为了当前研究的重点。

实用新型内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种毫米波Massive MIMO天线单元，充分利用垂直空间，可同时实现结构紧凑、电性能优异、低成本、高可靠等优点；本实用新型同时提供一种应用该毫米波Massive MIMO天线单元的阵列天线，阵元间的互耦小、电性能优良，而且结构紧凑、成本低、可靠性高。

为了实现上述目的，本实用新型采用的具体方案为：毫米波Massive MIMO天线单元，包括从上到下依次间隔设置的第一金属层、第二金属层、第四金属层、第六金属层和连接器；所述第一金属层包括两个寄生贴片；所述第二金属层包括两个辐射贴片；所述第四金属层包括两个功分器，两个功分器分别与两个所述辐射贴片电连接，一个功分器、一个辐射贴片和一个所述寄生贴片对应组成一个天线阵元；所述第六金属层包括馈线，馈线与两个所述功分器电连接，从而使两个所述天线阵元电连接；所述连接器与所述馈线电连接。