[发明专利]一种应用于室内覆盖的5G高增益宽带天线

说明书

本发明公开了一种应用于室内覆盖的5G宽带高增益天线，属于无线通信领域。其由单层介质板、反射器、有源振子和引向器组成；介质板上下左三面皆设有金属层，反射器为U型结构，沿介质基板左边沿设置于基板上下左三面；有源振子与引向器皆位于介质板上面，其中有源振子位于反射器和引向器之间，振子两臂都加载了相同的矩形枝节且振子中心为U型馈电结构，四个大小不等的引向器贴片等间距分布于振子贴片右侧。本发明改善了传统八木天线频带较窄的阻抗匹配问题，拓展了工作频带，实现了天线的宽频带特性；并结合PCB制作技术在维持八木天线高增益的基础上，进一步减小了天线的尺寸，降低了天线剖面高度。

技术领域

本发明涉及一种低剖面、宽频带、高增益的天线设计方法，具体涉及一种应用于室内覆盖的5G高增益宽带天线，属于无线通信领域，可以应用在5G通信的室内覆盖场景。

背景技术

室内覆盖是5G网络建设重要内容，对于一些室内通信场景，比如电梯、地下室等，均属于信号覆盖盲区，虽然业务量不高，超高速业务应用较少，但数量较大，对覆盖及切换需求较高。因此为适应市场功能需求，从工程技术、经济效益等多角度考虑,结构简单、低成本、小型化、高增益、宽频带的室内天线已成为研究热点。但是，目前室内覆盖所使用的天线仍然存在以下问题：1、带宽窄，为了做到全频段通信，需要不同频段天线协同工作，会增加天线系统的体积和成本；2、增益低，为了获得较高的增益，需要对天线组阵，而多频段阵列会大大增加结构与设计的复杂度。

发明内容

针对上述现有天线设计中存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用于室内覆盖的5G高增益宽带天线，其结构简单、低剖面、宽频带、高增益的天线。与传统天线设计不同，本发明在于合理结合八木天线高增益特性和微带PCB板的轻质、低成本特性，不仅保持了天线高增益的性能且有效地简化了天线的结构、降低了剖面与成本；并且采用U型馈电结构以及枝节加载技术，改善了天线工作频带内的匹配特性，拓展了天线的工作带宽；通过设置U型反射器，使得带内辐射特性进一步改善。

为了达到上述发明目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种应用于室内覆盖的5G高增益宽带天线，5G高增益宽带天线包括单层介质基板、反射器、有源振子和引向器；所述单层介质基板上下左三面皆设有金属层；所述反射器为U型结构，紧贴介质板左面从而设置于介质板的上下左三面；所述有源振子位于反射器和引向器之间，振子两臂都分别加载了相同的矩形枝节且两振子臂之间为U型馈电结构；所述矩形枝节分别与振子两臂内侧边沿对齐；所述U型馈电结构由两臂之间的空隙围成，一振子臂中间为凸起的矩形枝节，另一振子臂中间为凹进去的矩形缝隙，从而构成U型馈电结构；所述四个引向器等间距分布于振子右侧，最靠近振子的引向器与振子距离小于引向器之间的距离，且四个引向器大小不一，尺寸皆略小于振子总臂长。

进一步地，所述反射器U型结构中间部分与介质板左面紧密贴合，为直接在介质板左面加金属层，高度与介质板厚度相同，设置于介质板上下面的U型结构另外两部分是完全相同的。

进一步地，所述有源振子总长为32.2mm，宽度为0.4mm，两臂之间以及加载的两枝节之间所留空隙为0.3mm,两臂加载馈线处空隙为1.4mm。

进一步地，所述U型馈电结构由两臂之间的空隙围成，馈线内导体接其中一振子臂凸起的矩形枝节，枝节尺寸为3mm*1.4mm，馈线外导体接另外一振子臂，该振子臂凹进去的矩形缝隙结构为3.7mm*2mm。

进一步地，所述一对矩形枝节一端分别与振子两臂内侧边沿对齐，另一端为垂直于振子两臂放置的自由端，其尺寸为：5mm*1mm。

进一步地，所述单层介质基板采用Rogers 5880高频板材，相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009，尺寸为68mm*52mm，厚度为3.5mm。