[发明专利]一种适用于毫米波5G通信的宽带蝶形贴片天线阵列

说明书

本发明公开了一种适用于毫米波5G通信的宽带蝶形贴片天线阵列，包括若干个呈阵列排布的蝶形辐射单元，每个蝶形辐射单元均包括第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、带缝隙的金属地板、微带馈线和蝶形辐射体，金属地板位于第一介质基板上表面，微带馈线位于第一介质基板下表面，蝶形辐射体包括两个贯穿开设在第三介质基板上的竖直的感性金属过孔、一条位于第二介质基板和第三介质基板之间带有圆形末端的金属连接带线和两辐射贴片，两辐射贴片相对设置在第三介质基板上表面且分别通过两感性金属过孔与金属连接带线相连；每个蝶形辐射单元中的微带馈线通过T型功率分配结连接后形成微带馈电网络。本天线阵列可用于5G毫米波通讯系统中。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种适用于毫米波5G通信的宽带蝶形贴片天线阵列。

背景技术

由于低频段的频谱资源日益紧张，毫米波波段的射频器件的开发引起了学术界和产业界的日益关注。毫米波具有阻抗带宽宽抗干扰能力强的特点，但是毫米波在自由空间中的损耗也较低频段的电磁波要大很多。因此毫米波天线最基本的要求就是高增益，以此来补偿其在自由空间中的损耗。毫米波技术运用于未来5G通讯系统目前已经在世界范围内达成了广泛的共识，各国根据自己的实际情况已经划分了各自的毫米波5G通讯频段。我国计划将24.75GHz-27.5GHz与37GHz-42.5GHz这两个频段用于5G通讯，就目前国内外已有的报道来看，大多数毫米波贴片天线阵列的带宽无法覆盖37-42.5GHz这一频段。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

2015年，Dian Wang,Kung Bo Ng等人在“IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION”发表题为“A Novel Wideband Differentially-Fed Higher-Order ModeMillimeter-Wave Patch Antenna”的文章中，通过激励贴片天线的TM₁₀和TM₃₀模式，实现了约18％的阻抗带宽。通过将该天线单元组成一个差分的2元阵列，有效的降低了辐射方向图H面的交叉极化。但是由于天线的电尺寸较大，无法组成大规模天线阵列，限制了该天线的实际应用。并且该差分2元天线阵的馈电网络为非平面的，结构十分的复杂。

2017年，Jun Xu,Wei Hong等人在“IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION”发表题为“A Q-band Low-Profile Dual Circularly Polarized ArrayAntenna Incorporating Linearly Polarized Substrate Integrated Waveguide FedPatch Sub-Arrays”的文章中，提出一种基片集成波导馈电的毫米波线极化共缝贴片天线阵列。采用两层介质板，通过一层0.1mm厚的介质固化片将两层介质板紧密的连接在一起。天线的结构很紧凑剖面低，但是天线只有约8％的阻抗带宽覆盖39.8GHz-43.5GHz的频段范围，无法满足5G毫米波通信系统宽带的要求。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，在本发明中提出了一种基于感性加载和蝶形贴片宽带贴片天线阵列的设计。该天线阵列具有宽带、高增益、结构简单、成本低等特性，可用于我国毫米波5G通讯系统当中。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种适用于毫米波5G通信的宽带蝶形贴片天线阵列，包括若干个呈阵列排布的蝶形辐射单元，