CN109301474A - 一种适用于5g毫米波通信***的手机天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，两排天线阵列由一条连接线连接，连接线上设有一个同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电；手机天线设于手机基板上层的右上角，手机基板下层为地平面，地平面左上角与右下角保留两块净空区。本发明使用菱形环形天线单元组阵，具有频带覆盖宽、天线增益高以及天线低剖面等优点，满足了毫米波频段的第五代移动通信***的频段要求，相比于以往所研究的4G通信***手机天线，本发明结构设计简单、尺寸较小，解决了手机内部预留给天线设计空间不足的问题。

Description

一种适用于5G毫米波通信***的手机天线
技术领域
本发明属于手机天线的技术领域，具体涉及一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，尤其涉及到可应用于28GHz与38GHz毫米波***的第五代移动通信***的手机天线。
背景技术
随着无线通信***的飞速发展，数据流量的极具爆发，使得目前***移动通信网络正在朝着五代移动通信网络(5G)演进，因此5G已经成为当今研究的热点。如，物联网、车联网、多输入多输出等技术领域已经开始了与5G通信***融合，这将使得数以亿计的手机可以接入5G网络这个平台中，在未来的生活中智能电网、智能医疗、智能交通等应用将依赖5G***的大数据信息从而变得更加智能。
由于手机终端预留给天线设计的空间越来越小，这导致了手机天线不断的朝紧凑型结构的方向演进。在移动通信***中，诸如平面倒F结构的传统手机天线逐渐被其它结构所替代。环形天线由于有着较宽的带宽、低剖面的结构、较好的辐射性能因此可以成为第五代移动通信***手机天线的替代者。
由于目前使用的无线频谱资源多数已经用于了第三代和***通信***，可供5G***的频谱资源有限，无法满足5G通信协议标准规定的极高速的数据下载速率，所以5G通信***将会使用28-300GHz的毫米波频段资源，此时电磁波由厘米波而转向波长更短的毫米波，所以28-300GHz频谱除了资源更加丰富这一优势外，它的波长更短也更有利于在狭小的手机内部空间中设计天线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工作在毫米波通信频段的28GHz和38GHz双频段5G手机天线。
为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：
一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，两排天线阵列由一条连接线连接，连接线上设有一个同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电；所述手机天线设于手机基板上层的右上角，手机基板下层为地平面，地平面左上角与右下角保留两块净空区。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
上述的天线单元的内边边长为3.6mm，宽度为0.2mm；传输线线长为3.4mm，宽度为0.2mm，传输线间的间隙尺寸为0.2mm；连接线线长为3.3mm，宽度为0.6mm。
上述的同轴连接器长2.92mm。
上述的手机天线整体尺寸为39.82mm×15.55mm。
上述的净空区的尺寸分别为28mm×12mm和40mm×10mm。
上述的手机基板的大小为136mm×68.8mm×0.813mm，即为5.5英寸手机电路基板的尺寸大小。
上述的净空区放置其它网络制式的天线。
上述的其它网络制式的天线为GPS、LTE或WWAN天线。
上述的手机天线及手机基板选用介电常数为3.55，电损耗正切为0.0027的Rogers4003C板材。
本发明具有以下有益效果：
第一：该天线的尺寸仅为39.82mm×15.55mm，尺寸较小，解决了手机内部预留给天线设计空间不足的问题。
第二：相比于以往所研究的4G通信***手机天线，本天线结构设计简单，同时是一种新颖的面向第五代移动通信***的手机天线。
第三：使用菱形环形天线单元组阵，具有频带覆盖宽、天线增益高以及天线低剖面等优点，满足了毫米波频段的第五代移动通信***的频段要求。
附图说明
图1是本发明连同手机基板的整体示意图；
图2是本发明的详细结构图；
图3是本发明在28GHz以及38GHz频带的回波损耗图；
图4是本发明在28GHz以及38GHz频带的增益与辐射效率图；
图5是本发明在xoz面方向图；
图6是本发明在yoz面方向图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。
参见图1，本发明的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其整体尺寸为39.82mm×15.55mm，被放置于手机基板上层的右上角的位置，手机基板的大小为136mm×68.8mm×0.813mm，选用介电常数为3.55，电损耗正切为0.0027的Rogers4003C板材，该基板尺寸即为5.5英寸手机电路基板的尺寸大小。手机基板下层为地平面，并在地平面左上角与右下角保留了两块净空区，净空区的大小分别为28mm×12mm、40mm×10mm，两块净空区可以在必要的时候放置其它网络制式的天线例如：GPS/LTE/WWAN等天线。
参见图2，本发明的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成，环形单元的内边边长L1为3.6mm，宽度W1为0.2mm；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，传输线的线长L2为3.4mm，宽度W2为0.2mm；两排天线阵列由一条连接线连接，连接线的长L3为3.3mm，宽度W3为0.6mm，连接线间的间隙Gap尺寸为0.2mm；连接线上设有一个2.92mm长的同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电。
图3是本发明在28GHz以及38GHz频带的回波损耗图，图3中可以看出本发明能很好的覆盖27-30GHz以及34-40GHz，极大的满足了毫米波通信5G的频段要求。
图4是本发明在28GHz以及38GHz频带的增益与辐射效率图，从图4中可得，28GHz频段增益变化范围16.68-20.56dBi，38GHz频段增益变化范围6.0-8.44dBi，两频段辐射效率均大于90%。
图5和图6分别为本发明在28GHz与38GHz频点的xoz和yoz平面的方向图，测试表明本发明的手机天线具有良好的方向性性能。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，两排天线阵列由一条连接线连接，所述连接线上设有一个同轴连接器，所述同轴连接器给手机天线进行相应的馈电；所述手机天线设于手机基板上层的右上角，所述手机基板下层为地平面，所述地平面左上角与右下角保留两块净空区。
2.根据权利要求1所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述天线单元的内边边长（L1）为3.6mm，宽度（W1）为0.2mm；所述传输线线长（L2）为3.4mm，宽度（W2）为0.2mm，传输线间的间隙（Gap）尺寸为0.2mm；所述连接线线长（L3）为3.3mm，宽度（W3）为0.6mm。
3.根据权利要求2所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述同轴连接器长2.92mm。
4.根据权利要求3所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述手机天线整体尺寸为39.82mm×15.55mm。
5.根据权利要求4所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述净空区的尺寸分别为28mm×12mm和40mm×10mm。
6.根据权利要求5所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述手机基板的大小为136mm×68.8mm×0.813mm，即为5.5英寸手机电路基板的尺寸大小。
7.根据权利要求1所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述净空区放置其它网络制式的天线。
8.根据权利要求7所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述其它网络制式的天线为GPS、LTE或WWAN天线。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种适用于5G毫米波通信***的手机天线，其特征在于：所述手机天线及手机基板选用介电常数为3.55，电损耗正切为0.0027的Rogers4003C板材。
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