[发明专利]5G毫米波双频段双阵列天线

说明书

本发明公开了一种5G毫米波双频段双阵列天线，包括依次间隔排列的低、高频天线单元，低、高频天线单元两者分别包括尺寸不同的天线模型单元，天线模型单元包括五层结构，其中，第一层结构为加载槽的金属贴片，第二层结构和第三层结构构成加载短路枝节的折叠开路谐振器，利用谐振器和加载槽的金属贴片产生两个反射零点，使得天线带宽增加；利用谐振器偶模，谐振器与贴片耦合分别产生可控的低、高端辐射零点，提高双阵列天线之间的近场及远场隔离，形成两个工作在不同频率的具有两个反射零点及两个辐射零点的阵列，且两个阵列具有总体尺寸小、相互隔离；并且通过改变槽的尺寸来控制贴片与谐振器之间的耦合从而达到天线低剖面设计的目的。

技术领域

本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种5G毫米波双频段双阵列天线。

背景技术

第五代移动通信技术(5G)提出了毫米波应用需求(中国频段为24.75-27.5GHz和37-42.5GHz)，旨在通过宽带频谱实现高速率数据传输。为了覆盖这两个毫米波频段可以有单天线双频带天线、双天线双频带天线及宽带天线，然而宽带天线方案需要带宽为53％，其设计难度大、结构复杂，而双天线双频段方案相对于单天线双频带方案可以针对两个频段分别进行优化、设计难度降低、结构相对简单。因此双频段双毫米波天线是5G毫米波通信的一个重要技术。同时，在毫米波频段，相同路径条件下电磁波的传输损耗大，因此需要阵列天线来获得足够增益。可见，如何获得高性能、小尺寸的毫米波双频段双阵列天线对5G移动通信技术具有重要意义。

目前双频段双阵列天线有多种实现方式，从频率上来讲主要工作于较低频段，而工作于5G毫米波频段的设计较少，即其天线结构形式不适合毫米波频段。从排列方式分类有双排和单排两种形式，双排阵列尺寸较大，单排阵列尺寸相对较小。目前的单排双频段双阵列天线主要工作于低频段，且频率间距较大，因此在近场及远场隔离的设计难度较低。而在5G毫米波频段，两个频段的频率间距较小，因此需要新的技术手段实现近场及远场隔离，并使其适合工作于毫米波频段，具有足够的带宽和较低的剖面等。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述双频段双阵列天线主要工作于较低频段，天线结构形式不适合毫米波频段，并且尺寸较大；大多数设计没有通过辐射零点的技术提高阵列隔离，而具备辐射零点调控的双频段双阵列天线为双排阵列设计，尺寸偏大，并且设计复杂，即在辐射零点以及耦合调控时整体工作性能变化较大，需要复杂的综合优化的缺陷，提供一种5G毫米波双频段双阵列天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种5G毫米波双频段双阵列天线，包括依次间隔排列的低频天线单元和高频天线单元，所述低频天线单元和高频天线单元两者分别包括尺寸不同的天线模型单元，以便使两者工作于不同的工作频率，其中，所述天线模型单元包括：

设置在第一层介质基板上表面的第一层结构，包括开设有耦合槽的金属贴片；

设置在第二层介质基板上表面和第一层介质基板下表面之间的第二层结构，包括主金属条带和枝节金属条带；

设置在第三层介质基板上表面和第二层介质基板下表面之间的第三层结构，包括分别与所述主金属条带的两端经由穿过所述第二层介质基板的两个第一连接孔连接的两个折叠金属条带，所述第二层结构和第三层结构构成加载短路枝节的折叠开路谐振器；

设置在第四层介质基板上表面和第三层介质基板下表面之间的第四层结构，包括开设有通孔的金属大地，所述枝节金属条带端部经由第二连接孔与金属大地连接，第二连接孔依次穿过所述第二层介质基板和第三介质基板；

设置在第四层介质基板下表面的第五层结构，包括馈电结构，所述馈电结构经由第三连接孔与主金属条带连接，第三连接孔依次穿过所述第二层介质基板、第三介质基板、通孔和第四介质基板。

在本发明实施例中，所述耦合槽、金属贴片、主金属条带、金属大地四者的中心投影重合，所述金属贴片的一对侧边位于所述耦合槽两侧且关于所述耦合槽对称，所述耦合槽与主金属条带垂直。