[发明专利]一种5G毫米波宽频段微带阵列天线

说明书

本发明公开了一种5G毫米波宽频段微带阵列天线，属于天线技术领域。本天线由两块双面镀铜PCB板构成；所述两块双面镀铜PCB板包括辐射金属贴片、上层介质层、谐振金属贴片、PP层、缝隙金属接地层、下层介质层、金属馈电网络、眼镜型缝隙；所述第一块双面镀铜PCB板中间设置了上层介质层，上下两面分别对应设置了辐射金属贴片和谐振金属贴片；所述第二块双面镀铜PCB板中间设置了下层介质层，上下两面分别对应设置了缝隙金属接地层、眼镜型缝隙和金属馈电网络；所述PP层设置在谐振金属贴片和缝隙金属接地层的中间；本发明在保证天线体积小、剖面低的情况下，实现宽频段、高速率通信，以及大规模的批量加工和生产。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体为一种5G毫米波宽频段微带阵列天线。

背景技术

微带天线最早由德尚(Deschamps)于1953年提出，但是直到20世纪70年代初，随着相对成熟的理论模型的建立以及对敷铜或敷金的介质基片光刻技术发展出来，微带天线才真正被实际制作应用。相对于普通天线，微带天线在可集成方面具有突出优势：体积小、重量轻、易与载体表面共形，且电性能多样化，尤其在制造方面具有加工简单、成本低、适合批量生产的特点。

然而微带天线的缺点是谐振特性尖锐、带宽窄，虽然随着新技术、新材料的不断出现和提高，也发展出了一些拓展微带天线带宽的方法，但是相继也出现了增大空间体积、剖面高、组成阵列复杂等一系列的问题。

根据天线带宽BW与Q值的关系公式：可知在给定天线VSWR下，天线的Q值越高，天线的带宽越窄，因此微带天线通常可以从降低天线Q值的方式来进行拓宽带宽。当前降低天线Q值的主要方式有降低基板介质的介电常数ε_r、增大介质损耗正切角tanδ和增加基板厚度h等。此外，天线也可以通过附加阻抗匹配网络、添加寄生贴片、采用多层贴片等方法来拓宽天线的带宽。

然而，降低基板介质的介电常数ε_r虽然可以降低Q值，但会使天线所需基材的尺寸增大，加大了天线的实际尺寸；增大介质损耗正切角tanδ则会降低天线的效率，导致天线增益的损失；增加基板厚度h虽然可以起到增加带宽的作用，但基板厚度过大则会导致贴片引起表面波，且对于天线厚度受限的情况下带宽增加有限。而采用多层贴片的方法虽然可以带来10％左右的带宽拓展，但更宽的场景则需要更高的高度，失去了微带天线低剖面的特性。给天线附加匹配网络和在天线贴片附近添加寄生贴片则都会增加天线的复杂性，不利于组成阵列天线。

并且，传统的低频段在通信传播过程的应用中，受杂波影响较大，对沙尘、烟雾穿透性不强，在雨、雪、尘埃等气候条件下不具有良好的传播特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G毫米波宽频段微带阵列天线，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种5G毫米波宽频段微带阵列天线，该天线由两块双面镀铜PCB板构成；所述两块双面镀铜PCB板还包括了辐射金属贴片、上层介质层、谐振金属贴片、PP层、缝隙金属接地层、下层介质层、金属馈电网络、眼镜型缝隙；所述第一块双面镀铜PCB板中间设置了上层介质层，上下两面分别对应设置了辐射金属贴片和谐振金属贴片；所述第二块双面镀铜PCB板中间设置了下层介质层，上下两面分别对应设置了缝隙金属接地层、眼镜型缝隙和金属馈电网络；所述PP层设置在谐振金属贴片和缝隙金属接地层的中间；本发明在保证天线体积小、剖面低的情况下，实现宽频段、高速率通信，以及大规模的批量加工和生产。

进一步的，所述辐射金属贴片采用矩形形式，用于耦合射频信号辐射到空间中。

进一步的，所述谐振金属贴片用于耦合射频信号辐射到辐射金属贴片上，与辐射金属贴片中心位置呈上下垂直状态，通过调整辐射金属贴片和谐振金属贴片的尺寸使谐振点相互靠近达到天线具有多个频段的特性，从而进一步实现拓展带宽的功能。