CN109301486B - 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 - Google Patents
用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109301486B CN109301486B CN201811216312.0A CN201811216312A CN109301486B CN 109301486 B CN109301486 B CN 109301486B CN 201811216312 A CN201811216312 A CN 201811216312A CN 109301486 B CN109301486 B CN 109301486B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- patch
- frequency
- radiation
- coaxial
- dielectric plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000002356 single layer Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/10—Resonant antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
- H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
- H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
- H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
- H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
- H01Q5/50—Feeding or matching arrangements for broad-band or multi-band operation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,包括辐射贴片、同轴探针和同轴线接口、金属地板和电介质板;其中所述辐射贴片覆于电介质板上表面,所述金属地板覆盖于电介质板下表面,同轴探针穿过电介质板连接到辐射贴片上,并在金属地板挖出小圆面,与同轴探针形成了同轴线接口。本发明采用一种新结构的辐射单元,实现了两个频率相差20GHz的跨频段双频辐射。之前的单片双频贴片天线产生的两个辐射频率比较近,而采用两块分离的贴片来产生来个相距较远的谐振频率,则需要多层介质并且使用复杂的馈电网络,将极大影响5G基站所需阵列天线的小型化、高效率和低成本。
Description
技术领域
本发明涉及微波毫米波通信领域,更具体地,涉及一种用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元。
背景技术
移动终端早已从过去仅仅具有通话功能发展为具有多功能的移动多媒体终端,使人们得以享受科技进步带来的红利。随着时代的进步与发展,移动生活逐渐在人们生活中占据主导地位,移动娱乐、电子银行、电子医疗等网络业务发展使得移动和无线通信业务量爆发式发展。另外,物联网以及虚拟现实概念的兴起使得未来人物交互与物物相连,从而催生百亿个移动互联设备,信息的需求量将急剧上升,并要求更高效、低时延、安全的移动通信网络。而当前的移动通信技术面临着频谱资源紧张、***容量受限等问题,远远达不到未来移动互联的需求。因此,第五代(5G)移动通信技术的发展提上了日程。这种5G通信的主要目标是通过无线保真网络为高数据率的用户提供高质量的音频,视频和数据服务。这些***需要高效,紧凑和多频带的MIMO天线。由于具有重量轻,体积小和制造成本低等优良特性,微带贴片天线作为安装在接地基板上方的导电贴片,可以通过处于导电贴片边缘或背面的导线馈电,很容易地安装在任何表面上,实现在贴片的法线方向上的最强辐射,几乎没有旁瓣。因此,贴片天线已成为MIMO天线辐射单元的最佳选择。
我国5G***需要高(24GHz以上毫米波频段)、中(3GHz-6GHz频段)、低(3GHz以下频段)不同频段的工作频率,以满足覆盖、容量、连接数密度等多项关键性能指标的要求。
发明内容
本发明的目的是解决上述一个或多个缺陷,设计一种用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元。
为实现以上发明目的,采用的技术方案是:
用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,包括辐射贴片、电介质板、金属地板、同轴探针一、同轴探针二、同轴线接口一、同轴线接口二;其中所述辐射贴片覆于电介质板上表面,所述金属地板覆盖于电介质板下表面,同轴探针一穿过电介质板并连接到辐射贴片上形成馈电点一,并在金属地板挖出小圆面,与同轴探针形成了同轴线接口一;同轴探针二穿过电介质板并连接到辐射贴片上形成馈电点二,并在金属地板挖出小圆面,与同轴探针二形成了同轴线接口二;所述辐射贴片包括一高频贴片和一低频贴片;所述高频贴片处于低频贴片内圈,所述高频贴片和低频贴片之间通过若干个小微带枝节进行连接。
优选的是,所述高频贴片为正方形贴片,所述低频贴片为环正方形贴片;其中高频贴片的边长L1为3.28mm,低频贴片的外边长L2为10.54mm,内边长L3为4.2mm。
优选的是,所述高频贴片和低频贴片之间采用小微带枝节进行连接,所述小微带枝节宽带为0.2mm,数量为4个。
优选的是,所述电介质板为PCB电介质板,具体为介电常数4.5,厚度H为1.5mm的TP介质基板。
优选的是,馈电点一设置在X方向,所述馈电点二设置在Y方向,馈电点一和馈电点二可同时工作,也可单独工作,馈电点一对辐射贴片馈电,辐射X方向线极化波,馈电点二对辐射贴片馈电,辐射Y方向线极化波。本发明中的两个工作频率为线极化波,可辐射极化方向互相垂直的线极化波。
优选的是,所述辐射单元辐射频率为6GHz和26GHz,高低辐射频率差值达到20GHz。
本发明的天线产生了工作在f=6GHz和f=26GHz的两个间隔为20GHz的谐振频率点,产生的6GHz和26GHz两个谐振频率,分别工作在C波段和K波段,同时这两个频率上的极化方式均为线极化波。从同轴线接口一6对x方向的馈电点一4馈电时,产生x方向线极化波,从同轴线接口二9对y方向的馈电点二7馈电时,产生y方向线极化波,这两种线极化波互相垂直,互不干扰,可以满足5G***工作在中高频段的需求。这种同轴探针馈电及产生双频的方法简单易加工,且可通过调节内外贴片的边长来调节两个谐振频率大小。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)现有单片贴片双频段的微带天线所实现的双频,双频间隔差值比较小,而本发明可以实现在一个贴片实现两个频率;
2)现有的技术实现双频的微带天线的馈电方式复杂,不利于大规模加工,本发明采用同轴馈电,加工制造方式简单,便于规模生产;
3)现有技术实现双极化的方式需要通过复杂的混合馈电网络,而本发明把馈电点放在互相垂直的位置,即可产生极化方向互相垂直的线极化波。
附图说明
图1(a)为本发明的从x方向馈电的正视图;
图1(b)为本发明的从y方向馈电的侧视图;
图1(c)为本发明的从x方向馈电的侧视图;
图2为本发明所提供的从x方向馈电的S11(f=6GHz);
图3为本发明所提供的从x方向馈电的E面方向图(f=6GHz);
图4为本发明所提供的从x方向馈电的H面方向图(f=6GHz);
图5为本发明所提供的从x方向馈电的theta=30°截面方向图(f=6GHz);
图6为本发明所提供的从x方向馈电的S11(f=26GHz);
图7为本发明所提供的从x方向馈电的E面方向图(f=26GHz);
图8为本发明所提供的从x方向馈电的H面方向图(f=26GHz);
图9为本发明所提供的从x方向馈电的theta=30°截面方向图(f=26GHz)。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例1
用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,请参考图1(a)、图1(b)、图1(c),包括辐射贴片1、电介质板2、金属地板3、同轴探针一5、同轴探针二8、同轴线接口一6、同轴线接口二9;其中所述辐射贴片1覆于电介质板2上表面,所述金属地板3覆盖于电介质板2下表面,同轴探针一5穿过电介质板2并连接到辐射贴片1上形成馈电点一4,并在金属地板3挖出小圆面,与同轴探针5形成了同轴线接口一6;同轴探针二8穿过电介质板2并连接到辐射贴片1上形成馈电点二7,并在金属地板3挖出小圆面,与同轴探针二8形成了同轴线接口二9;所述辐射贴片1包括一高频贴片和一低频贴片;所述高频贴片处于低频贴片内圈,所述高频贴片和低频贴片之间通过若干个小微带枝节进行连接。
本实施例中,所述高频贴片为正方形贴片,所述低频贴片为环正方形贴片;其中高频贴片的边长L1为3.28mm,低频贴片的外边长L2为10.54mm,内边长L3为4.2mm。
本实施例中,所述高频贴片和低频贴片之间采用小微带枝节进行连接,所述小微带枝节宽带为0.2mm,数量为4n个,其中为大于等于1的正整数。
本实施例中,所述电介质板5为PCB电介质板,具体为介电常数4.5,厚度H为1.5mm的TP介质基板。
本实施例中,所述馈电点一4设置在X方向,所述馈电点二7设置在Y方向,馈电点一4和馈电点二7可同时工作,也可单独工作,馈电点一4对辐射贴片1馈电,辐射X方向线极化波,馈电点二7对辐射贴片1馈电,辐射Y方向线极化波。
本实施例中,所述辐射单元辐射频率为6GHz和26GHz,高低辐射频率差值达到20GHz。
本实施例中,探针位于内小正方形的边缘4,位置为距离正方形贴片中心点1.46mm。连接在两贴片之间的小微带枝节对环正方形进行馈电,使低频6GHz能够获得好的阻抗匹配。
一般情况下,基板的尺寸大小为贴片的两倍大小可以使辐射贴片辐射良好,方向图比较好。而高频26GHz和低频6GHz两个频率相差较远,小正方形(边长3.28mm)和环正方形(边长10.54mm)的尺寸相差比较大。所以基板尺寸若是采用环正方形尺寸的两倍(边长为20mm),则会使得高频26GHz的方向图发生畸变,不利于用于通讯方面。
仿真结果,在f=6GHz的S11可以达到-20dB,如图2所示,并且这个谐振频率方向图最大增益4.65dB,E面(xz面)截面方向的方向图如图3所示,H面(yz面)方向图如图4,theta=30°截面方向图如图5所示;
在f=26GHz的S11可以达到-21dB,如图6所示,并且这个谐振频率方向图最大增益7.8dB,E面(xz面)截面方向的方向图如图7所示,H面(xy面)方向图如图8所示,theta=30°截面方向图如图9所示。这种情况是针对在x方向上的馈电,产生x方向的线极化,当把馈电点的位置放置在y方向的对应位置时,则产生y方向的线极化,辐射方向图与在x方向馈电的方向图类似。
本发明采用一种新结构的单层贴片实现了两个频率相差20GHz的跨频段双频辐射。之前的单片双频贴片天线产生的两个辐射频率比较近,而采用两块分离的贴片来产生来个相距远的谐振频率,则需要多层介质并且使用复杂的馈电网络,将极大影响5G基站所需阵列天线的小型化、高效率和低成本。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,其特征在于,包括辐射贴片(1)、电介质板(2)、金属地板(3)、同轴探针一(5)、同轴探针二(8)、同轴线接口一(6)、同轴线接口二(9);其中所述辐射贴片(1)覆于电介质板(2)上表面,所述金属地板(3)覆盖于电介质板(2)下表面,同轴探针一(5)穿过电介质板(2)并连接到辐射贴片(1)上形成馈电点一(4),并在金属地板(3)挖出小圆面,与同轴探针一(5)形成了同轴线接口一(6);同轴探针二(8)穿过电介质板(2)并连接到辐射贴片(1)上形成馈电点二(7),并在金属地板(3)挖出小圆面,与同轴探针二(8)形成了同轴线接口二(9);所述辐射贴片(1)包括一高频贴片和一低频贴片;所述高频贴片处于低频贴片内圈,所述高频贴片和低频贴片之间通过若干个小微带枝节进行连接;
所述高频贴片为正方形贴片,所述低频贴片为环正方形贴片;
所述高频贴片和低频贴片之间采用小微带枝节进行连接,所述小微带枝节数量为4个;
所述馈电点一(4)设置在X方向,所述馈电点二(7)设置在Y方向,馈电点一(4)和馈电点二(7)可同时工作,也可单独工作,馈电点一(4)对辐射贴片(1)馈电,辐射X方向线极化波,馈电点二(7)对辐射贴片(1)馈电,辐射Y方向线极化波。
2.根据权利要求1所述的用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,其特征在于,所述电介质板(2)为低损耗PCB电介质板。
3.根据权利要求1所述的用于5G移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元,其特征在于,所述辐射单元辐射频率为6GHz和26GHz,高低辐射频率差值达到20GHz。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811216312.0A CN109301486B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811216312.0A CN109301486B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109301486A CN109301486A (zh) | 2019-02-01 |
CN109301486B true CN109301486B (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=65157288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811216312.0A Active CN109301486B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109301486B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110247180B (zh) * | 2019-06-24 | 2024-02-06 | 华南理工大学 | 一种紧凑型覆盖sub-6G和60GHz的大频率比双频天线 |
CN110829006B (zh) * | 2019-10-15 | 2020-12-29 | 北京理工大学 | 通过频率扫描实现极化模式切换的全极化天线及设计方法 |
CN111048901B (zh) * | 2019-12-19 | 2024-04-09 | 广东工业大学 | 一种微波毫米波跨频段双频双极化微带辐射单元 |
CN112054289B (zh) * | 2020-09-07 | 2022-12-06 | 青岛海信移动通信技术股份有限公司 | 电子设备 |
CN113054425B (zh) * | 2021-03-17 | 2022-10-14 | 东南大学 | 一种毫米波双频双极化滤波天线 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102148428A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-08-10 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种小型化高增益单馈电点双频双极化微带天线 |
CN106785393A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于平面单极子天线的双频宽波瓣毫米波微带天线 |
CN108336491A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-27 | 安徽大学 | 基于微带巴伦馈电的双频双极化叠层贴片天线及其设计方法 |
CN209104370U (zh) * | 2018-10-18 | 2019-07-12 | 广东工业大学 | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016127481A (ja) * | 2015-01-06 | 2016-07-11 | 株式会社東芝 | 偏波共用アンテナ |
-
2018
- 2018-10-18 CN CN201811216312.0A patent/CN109301486B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102148428A (zh) * | 2011-02-22 | 2011-08-10 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种小型化高增益单馈电点双频双极化微带天线 |
CN106785393A (zh) * | 2016-12-19 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种基于平面单极子天线的双频宽波瓣毫米波微带天线 |
CN108336491A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-07-27 | 安徽大学 | 基于微带巴伦馈电的双频双极化叠层贴片天线及其设计方法 |
CN209104370U (zh) * | 2018-10-18 | 2019-07-12 | 广东工业大学 | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109301486A (zh) | 2019-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109301486B (zh) | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 | |
CN109659686B (zh) | 一种高隔离度mimo天线 | |
KR20160004720A (ko) | 무선 통신 기기에서 안테나 장치 | |
US11962099B2 (en) | Antenna structure and high-frequency multi-band wireless communication terminal | |
CN112290193B (zh) | 毫米波模组、电子设备及毫米波模组的调节方法 | |
CN109980338B (zh) | 一种应用于智能终端设备辐射平面共用的小型化mimo天线 | |
US11258177B2 (en) | Antenna unit, array antenna, and electronic device | |
CN109728413B (zh) | 天线结构及终端 | |
Lin et al. | Ultra‐wideband MIMO antenna with enhanced isolation | |
CN215600567U (zh) | 一种加载寄生结构的宽带贴片天线 | |
Sahoo et al. | Design of a miniaturized circular microstrip patch antenna for 5G applications | |
WO2019223318A1 (zh) | 室内基站及其pifa天线 | |
CN209104370U (zh) | 用于5g移动通信的单层贴片式微波毫米波跨频段双频双极化辐射单元 | |
CN110444906B (zh) | 一种5g频段的八单元mimo手持终端天线 | |
CN109560387B (zh) | 一种用于移动终端的毫米波双极化天线 | |
Singh et al. | Compact printed diversity antenna for LTE700/GSM1700/1800/UMTS/Wi-Fi/Bluetooth/LTE2300/2500 applications for slim mobile handsets | |
CN110233329A (zh) | 一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线 | |
CN115911890A (zh) | 一种用于毫米波手机终端的双频双极化磁电偶极子天线阵列 | |
WO2022017220A1 (zh) | 一种电子设备 | |
CN210640366U (zh) | 一种微波毫米波跨频段双频双极化微带辐射单元 | |
Pedram et al. | Evolution and move toward fifth-generation antenna | |
CN113571881B (zh) | 一种小尺寸超宽带mimo天线 | |
CN109802225B (zh) | 一种微带滤波天线 | |
CN108172993B (zh) | 一种双极化频率可重构天线 | |
CN112290207A (zh) | 一种通信用宽带宽角扫描天线单元 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |