CN110444877B - 一种5g通信终端天线 - Google Patents

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Abstract

一种5G通信终端天线，包括天线主体，所述天线主体采用同轴线馈电的双面PCB结构，所述天线主体正面设有内嵌式馈电端口、接地臂焊接点、多枝节接地臂、覆铜过孔一、辐射二部、低频辐射臂、降频线二；所述天线主体背面设有辐射一部、阻抗匹配部分、高频辐射臂、降频线一、覆铜过孔二，天线整体采用双面覆铜PCB板和覆铜过孔工艺制造，有别于常规的单面覆铜PCB天线，双面覆铜板与覆铜过孔的组合，可以在有效减小天线体积的同时，使天线耦合部分能够根据需要较对称的进行耦合。

Description

一种5G通信终端天线
技术领域
本发明涉及无线通讯天线技术领域，具体涉及一种新型馈电结构的5G通信终端天线。
背景技术
第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术，外语缩写：5G。是4G之后的延伸。5G网络的理论下行速度为10Gb/s(相当于下载速度1.25GB/s)。
2018年12月10日上午，工信部正式发文表示，向中国电信、***、***发放了5G***中低频段试验频率使用许可。其中，中国电信获得3400MHz～3500MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源；***获得3500MHz～3600MHz共100MHz带宽的5G试验频率资源；***获得2515MHz～2675MHz、4800MHz～4900MHz频段的5G试验频率资源，其中2515～2575MHz、2635～2675MHz和4800～4900MHz频段为新增频段，2575～2635MHz频段为***现有的TD-LTE(4G)频段。
天线是无线通讯设备不可缺少的关键部件，作为一种换能器件，天线能将波导中的导行波辐射到空间中，也能将空间中的电磁波转换为波导中的导行波。天线性能的好坏，直接影响着通信的质量。随着科技的发展，集成化水平的提高，无线终端的体积不断缩小。随着5G通信频段的确定，其频段在LTE频段(698～960MHz，1710～2690MHz)的基础上增加了3300～3800MHz频段，同时要求在保证天线性能的前提下尽可能的小型化，更增加了天线在多频宽带宽和小型化方面的研发难度。
发明内容
本发明主要为了解决5G通信天线设计中的小型化和多频段覆盖难题，针对目前技术的不足，从产品的实际应用出发，提供一种新型结构的小型化辐射性能优良的5G通信终端天线，该天线适用于各种单端口和多端口终端设备。
为了实现上述目的，本发明公开了一种5G通信终端天线，包括天线主体，所述天线主体采用同轴线馈电的双面PCB结构，所述天线主体正面设有内嵌式馈电端口、接地臂焊接点、多枝节接地臂、覆铜过孔一、辐射二部、低频辐射臂、降频线二；所述天线主体背面设有辐射一部、阻抗匹配部分、高频辐射臂、降频线一、覆铜过孔二。
进一步的方案为，所述馈电端口上焊接有同轴线芯线，所述接地臂焊接点上焊接有同轴线屏蔽层，所述内嵌式馈电端口内嵌于多枝节接地臂的底部并靠近接地臂焊接点，且所述内嵌式馈电端口与多枝节接地臂和接地臂焊接点之间设有间隔成内嵌形式，所述内嵌式馈电端口通过覆铜过孔一连接到天线主体背面辐射一部的底部即阻抗匹配部分，所述阻抗匹配部分的顶部连接高频辐射臂和降频线二，所述降频线二通过内绕至中心部分时通过覆铜过孔二连接降频线一的起始端，降频线一通过内绕连接到低频辐射臂。
更进一步的方案为，所述多枝节接地臂通过一段微带线后向底部延展为四条枝节，所述高频辐射臂设有控制高频主频部分的长辐射臂和调整高频带宽的短辐射臂；所述低频辐射臂之前连接有两段降频线二，所述低频辐射臂的长度和宽度分别控制低频频点和带宽。
进一步的方案为，所述多枝节接地臂的缝隙宽度为0.2～1.6mm，所述阻抗匹配部分的微带线宽度为0.9～4.0mm，所述PCB板厚度为0.8mm。
更进一步的方案为，该5G终端天线应用频段为LTE+5G通信频段，即698～960MHz、1710～2690MHz和3300～3800MHz，频段内驻波≤3.0。
本发明的特点：
本发明天线设计为非对称双面偶极子结构，偶极子结构使天线具有良好的全向辐射性能，非对称结构可使偶极子天线具有更多的频点和更宽的带宽，且只会对性能产生小的影响，双面结构可有效减少实际应用情况下由其他结构和环境等因素带来的影响，有效的保证天线性能。
本发明天线对接地臂开槽形成多枝节接地臂，接地臂与同轴馈线屏蔽层相连，在辐射的同时可与天线背面的阻抗匹配部分进行耦合，实现分布式电容加载，有效提高天线带宽和调节天线阻抗。
本发明的馈电采用新型内嵌式结构，有别于常规天线的直接直出共面结构，该内嵌于多枝节接地臂的底部即接地臂焊接点附近，但不与多枝节接地臂和接地臂焊接点相连，馈电端口通过覆铜过孔连接到天线背面的辐射1部的底部即阻抗匹配部分，可产生更多非共面可耦合部分，同时使馈电焊接更稳定，天线设计空间更大。
新型内嵌式馈电结构，类似同轴探针馈电结构，馈电端口尺寸及覆铜过孔的数量和位置，都会影响天线的输入阻抗，可在实际测试中不断改变尺寸和数量，得到优化的数值，使天线具有良好的输入阻抗。
天线为类似偶极子天线结构，各辐射臂长度为λ/4，可用天线长度计算式计算，如下：
Figure BDA0002158533300000031
其中L为辐射臂长度，f0为需要的频率，ε为天线介质的介电常数，C为真空中的光速3×108m/s。
使用1.1式计算并设计天线，实际初次打样后微调各部分即可达到所需频率和带宽。
所述馈电端口的椭圆形型长短轴示例尺寸为2.2mm×1.0mm。
所述接地臂的整体示例尺寸为77.0mm×8.5mm。
所述天线整体示例尺寸为152.5mm×8.9mm×0.8mm。
所述天线主体正面上设有方向标志，方向标识位于天线正面中下部，呈L形，方便观察天线方向和外壳组装时的对正操作。L形标识仅在当前实施例中作为举例，可根据不同外壳的安装方向变更标识。
本发明的有益效果：本发明提供一种5G通信终端天线，天线整体采用双面覆铜PCB板和覆铜过孔工艺制造，有别于常规的单面覆铜PCB天线，双面覆铜板与覆铜过孔的组合，并使用新型内嵌式馈电结构，可以在有效减小天线体积的同时，使天线具有更多可耦合部分，能够根据需要较对称的进行耦合。通过利用天线分支走线和天线地耦合两种原理实现多频宽带的辐射，利用曲折微带线原理实现天线的小型化，从而实现5G通信天线的设计，本发明在本文的实施例中可以实现LTE+5G通信频段，即698～960MHz、1710～2690MHz和3300～3800MHz，并在频段内驻波满足≤3.0，也可根据需要改变天线各部分尺寸覆盖其他频段，同时环境因素对天线的影响较小。
附图说明
图1是本发明实施例的正面结构示意图。
图2是本发明实施例的背面结构示意图。
图3是本发明实施例的天线驻波图。
具体实施方式
下面通过结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1至2所示，一种5G通信终端天线，包括天线主体，所述天线主体采用同轴线馈电的双面PCB结构，所述天线主体正面设有内嵌式馈电端口1、接地臂焊接点2、多枝节接地臂3、覆铜过孔一4、辐射二部5、低频辐射臂(9)、降频线二(10)；所述天线主体背面设有辐射一部(6)、阻抗匹配部分(7)、高频辐射臂(8)、降频线一11、覆铜过孔二12。
如图1、2所示，所述内嵌式馈电端口1上焊接有同轴线芯线，所述接地臂焊接点2上焊接有同轴线屏蔽层，所述内嵌式馈电端口1内嵌于多枝节接地臂3的底部并靠近接地臂焊接点2，且所述内嵌式馈电端口1与多枝节接地臂3和接地臂焊接点2之间设有间隔，所述内嵌式馈电端口1通过覆铜过孔一4连接到天线主体背面辐射一部6的底部即阻抗匹配部分7，所述阻抗匹配部分7的顶部连接高频辐射臂8和降频线二10，所述降频线二10通过内绕至中心部分时通过覆铜过孔二12连接降频线一11的起始端，降频线一11通过内绕连接到低频辐射臂9。
所述多枝节接地臂3通过一段微带线后向底部延展为四条枝节，所述多枝节接地臂3在辐射的同时与天线背面的阻抗匹配部分7会产生耦合效果，耦合产生天线的低频段和中频段，同时影响天线的阻抗匹配；阻抗匹配部分7从背面覆铜过孔二12位置附近开始至高频辐射臂8和天线主体背面的降频线一11的交点之间，配合天线主体正面的多枝节接地臂3可以通过改变阻抗匹配线在不同位置的不同宽度有效的改善天线频段的阻抗；阻抗匹配部分7在背面覆铜过孔4位置附近的微带线形状明显影响天线阻抗匹配需调整至匹配形状和尺寸；高频辐射臂8有长短两个辐射臂，长辐射臂控制高频主频部分，短辐射臂可调整高频带宽；由于低频波长较长，需要较长的微带线，故低频辐射臂9之前连接有两段降频线二10，同时低频辐射臂9的长度和宽度分别控制低频频点和带宽。
所述多枝节接地臂3的缝隙经过优选后得到的示例宽度为0.2～1.6mm，阻抗匹配部分7的微带线宽度经过优选后得到的示例宽度为0.9～4.0mm，所述PCB板厚度为0.8mm。
本实施例中天线应用频段为LTE+5G通信频段，即698～960MHz、1710～2690MHz和3300～3800MHz，在频段内驻波满足≤3.0的要求，
应当指出，本实施例仅作为本发明的一种实施情况，即LTE+5G通信频段的一种情况，天线的三个频段中低频段和中频段的LTE频段已经确定，高频段的5G频段可根据实际需要对天线结构作出相应的变化,频率可变为LTE加所需的其他5G通信频段，即改变高频辐射臂(8)，优化倍频或3300～3800MHz的相邻频段阻抗，使天线具有其他5G通信频段，本实施例并不限制天线的应用频段。
以上所述内容仅是本发明的一种实施例，而不是全部的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。基于本发明中的实施例，应当指出，有本专业工作能力者在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种5G通信终端天线，包括天线主体，所述天线主体采用同轴线馈电的双面PCB结构，其特征在于：所述天线主体正面设有内嵌式馈电端口(1)、接地臂焊接点(2)、多枝节接地臂(3)、覆铜过孔一(4)、辐射二部(5)、低频辐射臂(9)、降频线二(10)；所述天线主体背面设有辐射一部(6)、阻抗匹配部分(7)、高频辐射臂(8)、降频线一(11)、覆铜过孔二(12)；
所述内嵌式馈电端口(1)上焊接有同轴线芯线，所述接地臂焊接点(2)上焊接有同轴线屏蔽层，所述内嵌式馈电端口(1)内嵌于多枝节接地臂(3)的底部并靠近接地臂焊接点(2)，且所述内嵌式馈电端口(1)与多枝节接地臂(3)和接地臂焊接点(2)之间设有间隔，所述内嵌式馈电端口(1)通过覆铜过孔一(4)连接到天线主体背面辐射一部(6)的底部即阻抗匹配部分(7)，所述阻抗匹配部分(7)的顶部连接高频辐射臂(8)和降频线二(10)，所述降频线二(10)通过内绕至中心部分时通过覆铜过孔二(12)连接降频线一(11)的起始端，降频线一(11)通过内绕连接到低频辐射臂(9)；
所述多枝节接地臂(3)通过一段微带线后向底部延展为四条枝节，所述高频辐射臂(8)设有控制高频主频部分的长辐射臂和调整高频带宽的短辐射臂；所述低频辐射臂(9)之前连接有两段降频线二(10)，所述低频辐射臂(9)的长度和宽度分别控制低频频点和带宽；
所述多枝节接地臂(3)的缝隙宽度为0.2～1.6mm，所述阻抗匹配部分(7)的微带线宽度为0.9～4.0mm，所述PCB板厚度为0.8mm。
2.根据权利要求1所述的5G通信终端天线，其特征在于：该5G终端天线应用频段为LTE+5G通信频段，即698～960MHz、1710～2690MHz和3300～3800MHz，频段内驻波≤3.0。
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