CN107123852A - 一种5g手机天线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G手机天线结构，包括LTCC基板，基板的外部设有主反射器，基板内设有内部结构，内部结构包括馈电结构、辐射面、接地板和副反射器，馈电结构包括馈电内芯和馈电外芯，馈电内芯设置在馈电外芯内，馈电外芯上底面与接地板相连接，馈电内芯的上底面与辐射面相连接，馈电内芯高度高于馈电外芯，馈电内芯下底面与馈电外芯下底面位于同一个平面上，馈电内芯上部穿过接地板；副反射器与接地板之间通过连接板相连接。副反射器用于辅助调整5G手机天线辐射方向，主反射器用于调整5G手机天线定向辐射。5G手机天线结构充分利用了手机内的空间资源，同时天线的时延、效率、增益也将得到极大提高，时延小、增益大、高隔离、定向好。
Description
技术领域
本发明涉及通信天线技术领域，尤其是指一种5G手机天线结构。
背景技术
5G 通信系统是准备面向 2020 年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。按照移动通信的成长规律和需求，5G 将具有超高的频谱利用率，必须在传输速度和资源利用率等方面较 4G 移动通信提高一个等级。当前的通信已经很难满足人民对大吞吐数据量的需求，为此速度100-1000倍于4G LTE系统的网络容量和时延极低的下一代无线通信的产生即5G通信技术的产生已势不可挡。
在通信行业面临着激烈竞争的今天,手机占据了绝对的市场领导权，而手机天线设计成为影响人民对产品体验的关键的因素,直接决定手机能否继续领导通信市场。一方面，天线尺寸的小型化设计是人民的要求之一，由于5G手机天线工作在毫米波波段这一特性也决定了其本身具有小型化的特点。但是现有的5G手机天线，在小型化、低时延、高速率、高频带利用率以及定向问题上仍有不足，不能满足实际的使用需要。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中5G手机天线体积较大、时延较高、速度较低、高频带利用率较低、定向功能较差的缺点，提供一种5G手机天线结构。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种5G手机天线结构，包括LTCC基板，基板的外部设有主反射器，基板内设有内部结构，内部结构包括馈电结构、辐射面、接地板和副反射器，馈电结构包括馈电内芯和馈电外芯，馈电内芯设置在馈电外芯内，馈电外芯上底面与接地板相连接，馈电内芯的上底面与辐射面相连接，馈电内芯高度高于馈电外芯，馈电内芯下底面与馈电外芯下底面位于同一个平面上，馈电内芯上部穿过接地板；副反射器与接地板之间通过连接板相连接。副反射器用于辅助调整5G手机天线辐射方向，主反射器用于调整5G手机天线定向辐射。由于内部结构为立体结构，及LTCC技术的应用充分节约了手机宝贵的空间资源。
作为一种优选方案，副反射器包括第一连接枝节、第二连接枝节、左调节枝节、右调节枝节，第一连接枝节、左调节枝节和右调节枝节平行，左调节枝节和右调节枝节通过第二连接枝节相连接，第一连接枝节与第二连接枝节垂直且第一连接枝节的一端与第二连接枝节的中部相连接，左调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第一末端枝节，右调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第二末端枝节。第一连接枝节、左调节枝节和右调节枝节对天线辐射波起主要反射作用，以便调节天线方向，而第一末端枝节、第二末端枝节用于微调天线方向。
作为一种优选方案，接地面与连接板之间互相垂直，所述的副反射器和连接板之间互相垂直。
作为一种优选方案，接地板为方形接地板，辐射面为方形辐射面，馈电外芯的中心轴和馈电内芯的中心轴同轴，方形辐射面的中心位于馈电外芯的中心轴上。这样的设计更加方便调整天线的方向。
作为一种优选方案，5G手机天线结构还包括两个倒L型辅助接地板，倒L型辅助接地板包括第一平面和第二平面，第一平面与接地板下底面相贴合，第二平面与第一平面互相垂直，两个倒L型辅助接地板于馈电结构中心对称。倒L型辅助接地板的作用是辅助辐射，可以微调S参数便于匹配。
作为一种优选方案，主反射器包括5个金属反射面，其中1个金属反射面分布于基板的下底面，4个金属反射面分别分布于基板的4个侧面，下底面的金属反射面均与4个侧面的金属反射面相连接，相邻的侧面的金属反射面两两之间也互相连接。
作为一种优选方案，5G手机天线结构为工作于28GHz频段的5G手机天线结构。
作为一种优选方案，若干个5G手机天线结构阵列化布置在手机电路板上。阵列化的设计，既能极大地提高数据传输速率也可以很大程度上满足用户对大吞吐数据量的需求，与此同时，天线的时延、效率、增益也将得到极大提高，时延小、增益大、高隔离、定向好。
本发明的有益效果是，5G手机天线结构充分利用了手机内的空间资源，同时天线的时延、效率、增益也将得到极大提高，时延小、增益大、高隔离、定向好。本发明适用于当前及未来智能手机。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是本发明的内部结构部分结构示意图；
图3是本发明主反射器部分结构示意图；
图4是图2是俯视图；
图5是图2的分解结构示意图；
图6是手机天线结构阵列化结构示意图；
图7是本发明的性能S11参数图；
图8是本发明的性能S12参数图；
图9是本发明的性能方向图。
其中：1、基板，2、馈电结构，3、辐射面，4、接地板，5、连接板，6、副反射器，7、左倒L型辅助接地板，8、右倒L型辅助接地板，9、内部结构，10、主反射器，21、馈电内芯，22、馈电外芯，61、第一连接枝节，62、左调节枝节，63、第一末端枝节，64、右调节枝节，65、第二末端枝节，66、第二连接枝节，71、第一平面，72、第二平面，101、反射面，11、第一C形阵列，12、第二C形阵列，13、手机电路板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：一种5G手机天线结构，5G手机天线结构为工作于28GHz频段的5G手机天线结构，如图1-5所示，包括LTCC基板1，基板的外部设有主反射器10，基板内设有内部结构9，内部结构包括馈电结构2、辐射面3、接地板4和副反射器6，馈电结构包括馈电内芯和馈电外芯，馈电内芯设置在馈电外芯内，馈电外芯上底面与接地板相连接，馈电内芯的上底面与辐射面相连接，馈电内芯高度高于馈电外芯，馈电内芯下底面与馈电外芯下底面位于同一个平面上，馈电内芯上部穿过接地板；副反射器与接地板之间通过连接板5相连接。副反射器包括第一连接枝节、第二连接枝节、左调节枝节、右调节枝节，第一连接枝节、左调节枝节和右调节枝节平行，左调节枝节和右调节枝节通过第二连接枝节相连接，第一连接枝节与第二连接枝节垂直且第一连接枝节的一端与第二连接枝节的中部相连接，左调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第一末端枝节，右调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第二末端枝节。接地面与连接板之间互相垂直，所述的副反射器和连接板之间互相垂直。接地板为方形接地板，所述的辐射面为方形辐射面，所述的馈电外芯的中心轴和馈电内芯的中心轴同轴，所述的方形辐射面的中心位于馈电外芯的中心轴上。
5G手机天线结构还包括两个倒L型辅助接地板，分别为左倒L型辅助接地板7和右倒L型辅助接地板8，倒L型辅助接地板包括第一平面和第二平面，第一平面与接地板下底面相贴合，第二平面与第一平面互相垂直，两个倒L型辅助接地板于馈电结构中心对称。
主反射器包括5个金属反射面101，其中1个金属反射面分布于基板的下底面，4个金属反射面分别分布于基板的4个侧面，下底面的金属反射面均与4个侧面的金属反射面相连接，相邻的侧面的金属反射面两两之间也互相连接。
如图6所示，若干个5G手机天线结构阵列化布置在手机电路板13上，其中包括第一C形阵列11和第二C形阵列12。
如图7所示，是一种工作于28GHz频段的5G手机天线的S11参数图，显示了在VSWR<1.5即S11<-10dB时，天线在谐振频率处的阻抗带宽特性。
如图8所示，是一种工作于28GHz频段的5G手机天线的S12参数图，显示了在VSWR<1.5即S21<-10dB时，天线在谐振频率处的高隔离特性。
如图9所示，是一种工作于28GHz频段的5G手机天线在谐振频点处的方向图，显示了该天线具有很好的定向特性且天线方向图增益达到了30dB，从而保证了在离基站较远的距离获得较高质量的通信。
本发明通过一定的技术处理即加载主反射器、副反射器、在主副反射器加载对称矩形结构、加载微调结构以及对天线适当阵列化等处理，使得本天线具有更加优越的性能。也很好的解决了手机天线的小型化、高速率、高隔离、高频带利用率以及定向的问题。
Claims (8)
1.一种5G手机天线结构，其特征是，包括LTCC基板，基板的外部设有主反射器，基板内设有内部结构，内部结构包括馈电结构、辐射面、接地板和副反射器，馈电结构包括馈电内芯和馈电外芯，馈电内芯设置在馈电外芯内，馈电外芯上底面与接地板相连接，馈电内芯的上底面与辐射面相连接，馈电内芯高度高于馈电外芯，馈电内芯下底面与馈电外芯下底面位于同一个平面上，馈电内芯上部穿过接地板；副反射器与接地板之间通过连接板相连接。
2.根据权利要求1所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的副反射器包括第一连接枝节、第二连接枝节、左调节枝节、右调节枝节，第一连接枝节、左调节枝节和右调节枝节平行，左调节枝节和右调节枝节通过第二连接枝节相连接，第一连接枝节与第二连接枝节垂直且第一连接枝节的一端与第二连接枝节的中部相连接，左调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第一末端枝节，右调节枝节远离第一连接枝节的一端连接有第二末端枝节。
3.根据权利要求1所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的接地面与连接板之间互相垂直，所述的副反射器和连接板之间互相垂直。
4.根据权利要求1所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的接地板为方形接地板，所述的辐射面为方形辐射面，所述的馈电外芯的中心轴和馈电内芯的中心轴同轴，所述的方形辐射面的中心位于馈电外芯的中心轴上。
5.根据权利要求1所述的一种5G手机天线结构，其特征是，还包括两个倒L型辅助接地板，倒L型辅助接地板包括第一平面和第二平面，第一平面与接地板下底面相贴合，第二平面与第一平面互相垂直，两个倒L型辅助接地板于馈电结构中心对称。
6.根据权利要求1所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的主反射器包括5个金属反射面，其中1个金属反射面分布于基板的下底面，4个金属反射面分别分布于基板的4个侧面，下底面的金属反射面均与4个侧面的金属反射面相连接，相邻的侧面的金属反射面两两之间也互相连接。
7.根据权利要求1-6所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的5G手机天线结构为工作于28GHz频段的5G手机天线结构。
8.根据权利要求1-6所述的一种5G手机天线结构，其特征是，所述的若干个5G手机天线结构阵列化布置在手机电路板上。
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