[发明专利]一种宽带低剖面毫米波贴片天线单元及天线阵列

说明书

本发明的宽带低剖面毫米波贴片天线单元及天线阵列属于无线通信技术领域，天线单元包括介质基板、辐射贴片、短路探针和馈电探针，辐射贴片印刷在介质基板的上表面，辐射贴片包括沿一条直线分布线依次连接的三个方形贴片、以及位于三个方形贴片首端和尾端的两个十字形贴片，三个方形贴片的直线分布线与方形贴片的对角线重合，十字形贴片的十字交叉点与三个方形贴片的首端和尾端重合。短路探针和馈电探针设置在介质基板内并且将辐射贴片和地板连接。本发明加入短路探针结构有效提高天线的阻抗带宽。加入圆环结构有效提高天线的阻抗带宽。最终天线的阻抗带宽为23.35‑28.92GHz，覆盖了5G毫米波波段。天线单元最大增益达到9.4dBi，阵列的最大增益达到14.5dBi。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体为一种宽带低剖面毫米波贴片天线单元及天线阵列。

背景技术

在通信、导航、电视、微波遥感、广播、雷达、电子对抗等无线系统中，都是通过无线电波来传递信息的，都存在无线电波的发射与接收。而在无线电设备中，用来发射和接收无线电波的装置称为天线。因为在各种无线通信系统中，天线是必不可少的射频前端器件，天线质量的好坏直接影响到系统的通信质量，所以研究、设计和生产性能好质量高的天线一直都是学术界和工业界共同的追求。移动通信系统在不断发展，关键技术也在快速升级，处理的信息量也在成倍地增长。天线作为实现这一跨越式提升不可或缺的组件，也在不断地发展与演进。

随着技术的不断发展，人们对高速率传输数据的需求变得越来越大，而低频段的频谱资源已经有许多被占用了，低频的带宽资源日益紧张。移动通信技术从1G到如今的5G，传输速率不断提高，这也给无线服务商带来了更大的挑战。如今的5G频段分为Sub-6GHz频段以及毫米波频段。毫米波频段由于其仍然具有丰富的频谱资源获得了人们越来越多的关注。基站天线的小型化与宽带化在如今空间不足的情况下成为了研究的热门。

毫米波天线还有着几个特别的优点，首先是毫米波的频率较高。从30GHz覆盖到300GHz，这也导致了毫米波的波长很短，工作在该频率的天线尺寸也会较小。其次毫米波频率的覆盖范围很广，这有利于我们通过毫米波天线来实现更快速率的通信技术。

现有的许多贴片天线可以达到较低剖面高度，但是难以获得较宽的阻抗带宽。使用其他形式的基站天线，拥有比贴片天线较宽的阻抗带宽，但是剖面高度会比较高。因此，现有技术中的毫米波贴片天线无法同时得到低剖面高度和宽阻抗带宽。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带低剖面毫米波贴片天线单元及天线阵列，以解决上述技术问题。

为此，本发明提供一种宽带低剖面毫米波贴片天线单元，包括：

介质基板；

辐射贴片，设置在所述介质基板的上表面，所述辐射贴片包括沿一条直线分布线依次连接的三个方形贴片、以及位于三个方形贴片首端和尾端的两个十字形贴片，三个方形贴片的直线分布线与方形贴片的对角线重合，所述十字形贴片的十字交叉点与三个方形贴片的首端和尾端重合；

短路探针和馈电探针，设置在所述介质基板内并且将所述辐射贴片和地板连接。

在一个更加优选的实施例中，所述辐射贴片还包括一个大圆环贴片，所述十字形贴片的十字交叉点与大圆环贴片重合，三个方形贴片的排布方向与大圆环贴片的直径重合。

在一个更加优选的实施例中，所述辐射贴片还包括两个小圆环贴片，所述小圆环贴片对称分布在三个方形贴片的两侧，并且小圆环贴片的圆心与大圆环贴片重合。

在一个更加优选的实施例中，三个方形贴片包括位于中间位置的大方形贴片、位于两端的小方形贴片，所述短路探针设置在位于大方形贴片的右上角、以及大方形贴片和小方形贴片的交界处。