[发明专利]用于5G移动通信的天线单元及阵列天线

说明书

本发明公开了用于5G移动通信的天线单元及阵列天线，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿容置孔与馈电线电连接，辐射部位于容置腔中；金属件分别与地层及辐射部电连接。此结构简单、加工步骤少。

技术领域

本发明涉及天线行业，尤其涉及用于5G移动通信的天线单元及阵列天线。

背景技术

毫米波频带因其能提供大的带宽、高的用户容量及达到几个GB每秒的数据传输速率等特性，而使其成为第五代(5G)移动通信的频段之一。

然而，毫米波在自由空间中传播时会有较大的路径损耗，所以就需要窄波束宽度的且波束可调的相控阵天线用大的增益来抵消大的路径损耗带来的影响。近年来，带金属边框的移动设备越来越成为趋势，所以毫米波天线也应考虑此种情形。

在文章Bin Yu，et.al,“A Novel 28GHz Beam Steering Array for 5G MobileDevice with Metallic Casing Application”,IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION,VOL.66,NO.1,pp.462-466,JANUARY 2018中，提出了一个工作于28GHz频段(美国FCC定义)且利用金属边框开槽的方式而形成的一个腔体缝隙阵列天线，其在阵列方向的尺寸大于半波长，且需要在金属边框的两个面上开槽，侧面的槽用于装配阶梯式钉(做成阶梯式是为了阻抗匹配)，顶部的槽用于天线辐射。金属边框需要两面开槽加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于5G移动通信的天线单元及阵列天线，该天线单元加工简单。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的顶面，地层设于所述PCB板介质层的底面；辐射单元包括金属件和馈电辐射件，金属件远离PCB板介质层的一侧设有容置腔，容置腔靠近PCB板介质层的一侧设有容置孔；所述馈电辐射件呈钉状，馈电辐射件包括呈柱状的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端贯穿所述容置孔与所述馈电线电连接，辐射部位于所述容置腔中；所述金属件分别与所述地层及所述辐射部电连接。

为了解决上述技术问题，本发明还采用的以下技术方案：阵列天线，设于金属边框上，包括上述用于5G移动通信的天线单元，所述用于5G移动通信的天线单元的数量为N个，所述用于5G移动通信的天线单元在所述金属边框上呈Nx1的阵列排布；N为大于2的整数，所述金属件为所述金属边框。

为了解决上述技术问题，本发明还采用的以下技术方案：用于5G移动通信的天线单元，包括馈电单元和辐射单元，馈电单元包括PCB板介质层、地层和馈电线，馈电线设于PCB板介质层的底面，地层设于所述PCB板介质层的顶面；辐射单元包括介质件和馈电辐射件，介质件设于所述地层远离所述PCB板介质层的一侧，介质件的顶面设有金属环，介质件上设有多个过孔，所述金属环与所述地层通过所述过孔电连接，多个所述过孔沿所述金属环连成一圈以在所述介质件上与地层共同形成一容置腔；所述馈电辐射件呈钉状并位于所述容置腔内，馈电辐射件包括由过孔形成的馈电部和呈板状的辐射部，馈电部的一端与辐射部相连，馈电部的另一端与所述馈电线电连接，辐射部设于介质件的顶面且位于所述容置腔中，辐射部的第一侧边与所述金属环电连接。