CN109103590B - 天线单元及天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线单元，包括依次层叠设置的辐射片、介质层以及天线地层，所述辐射片包括相对间隔且结构互补的第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元上设有一个与外部电源连接的馈电点和两个与所述天线地层连接的第一接地点，所述第二天线单元上设有与所述天线地层连接的三个第二接地点。与相关技术相比，与相关技术相比，本发明提供的一种天线单元，其工作在37‑42.5GHz频段，天线性能好，工作频带宽，结构简单，而且低剖面易于实现。

Description

天线单元及天线系统
【技术领域】
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线单元及天线系统。
【背景技术】
在无线通信设备中，总存在一个向空间辐射电磁能量和从空间接收电磁能量的装置，这个装置就是天线。天线的作用是将调制到射频频率的数字信号或模拟信号发射到空间无线信道，或从空间无线信道接收调制在射频频率上的数字或模拟信号。
5G作为全球业界的研发焦点，发展5G技术制定5G标准已经成为业界共识。国际电信联盟ITU在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上明确了5G的三个主要应用场景：增强型移动宽带、大规模机器通信、高可靠低延时通信。这3个应用场景分别对应着不同的关键指标，其中增强型移动带宽场景下用户峰值速度为20Gbps，最低用户体验速率为100Mbps。毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5G超高数据传输速率的主要手段。
因此，有必要提供一种适用于未来5G技术的天线系统。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种天线单元，其工作在37-42.5GHz频段，天线性能好，工作频带宽，而且低剖面易于实现。
本发明的技术方案如下：一种天线单元，包括依次层叠设置的辐射片、介质层以及天线地层，所述辐射片包括相对间隔且结构互补的第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元上设有一个与外部电源连接的馈电点和两个与所述天线地层连接的第一接地点，所述第二天线单元上设有与所述天线地层连接的三个第二接地点。
优选的，所述天线单元覆盖频段包括37-42.5GHz。
优选的，所述第一天线单元和所述第二天线单元间设有耦合缝隙。
优选的，所述馈电点、所述第一接地点和所述第二接地点邻近所述耦合缝隙设置。
优选的，所述第一天线单元包括矩形的本体部和自所述本体部邻近所述第二天线单元的一角部位置向所述第二天线单元方向延伸的延伸部，所述第二天线单元包括对应所述延伸部设置的让位部。
优选的，所述馈电点设置于所述延伸部，两个所述第一接地点分设于所述本体部邻近所述第二天线单元的两个角部位置。
优选的，三个所述第二接地点分设于所述第二天线单元邻近所述第一天线单元的三个角部位置。
本发明还提供了一种天线系统，包括所述的天线单元。
与相关技术相比，本发明提供的一种天线单元，其工作在37-42.5GHz 频段，天线性能好，工作频带宽，结构简单，而且低剖面易于实现。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明天线单元的侧面结构示意图；
图2为本发明天线单元的正面结构示意图；
图3为本发明天线单元的反射系数图；
图4为本发明天线单元的天线总效率图；
图5为本发明天线单元的E1面的辐射方向图；
图6为本发明天线单元的E2面的辐射方向图；
图7为本发明天线系统的阵列结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和2，本发明实施例提供了一种天线单元100，包括依次层叠设置的辐射片1、介质层2以及天线地层3，所述辐射片1包括相对间隔且耦合设置的第一天线单元11和第二天线单元12。所述天线单元100为毫米波宽频带天线，覆盖频段包括37-42.5GHz。
所述第一天线单元11上设有一个与外部电源连接的馈电点110和两个与所述天线地层3连接的第一接地点111，具体的，所述第一天线单元11 包括矩形的本体部112和自所述本体部112邻近所述第二天线单元12的一角部位置向所述第二天线单元12方向延伸的延伸部113。所述馈电点110 设置于所述延伸部113，两个所述第一接地点111分设于所述本体部112 邻近所述第二天线单元12的两个角部位置。
所述第二天线单元12上设有与所述天线地层3连接的三个第二接地点 121。所述第二天线单元12包括对应所述延伸部113设置的让位部120。由于设有所述让位部120，使得所述第二天线单元12在邻近所述第一天线单元11的一侧形成四个角部位置，三个所述第二接地点121分设于其中的三个角部位置，具体的，其中两个所述第二接地点121位于所述让位部120 的对角，另一个所述第二接地点121位于远离所述让位部120的角部。
所述第一天线单元11和所述第二天线单元12间设有耦合缝隙13,所述馈电点110、所述第一接地点111和所述第二接地点121邻近所述耦合缝隙13设置。
所述天线单元100的反射系数如图3所述，可见，在所述天线单元100 的覆盖频段37-42.5GHz内，反射系数均小于-15dB。而在所述天线单元100 的覆盖频段37-42.5GHz内，所述天线单元100的天线总效率如图4所示。所述天线单元100在E1面和E2面上的辐射方向如图5和6所示。
请一并参阅图2和7，本发明还提供了一种天线系统200，包括所述天线单元100，其中，多个所述辐射片1在同一块所述介质层2上形成阵列。图7中，所述天线单元100形成了8*8平面阵。需要说明的是，根据实际需要和安装环境，天线单元100也可以形成更大或者更小的平面阵列，也可以是直线阵列或三维阵列。
与相关技术相比，本发明提供的一种天线单元，其工作在37-42.5GHz 频段，天线性能好，工作频带宽，结构简单，而且低剖面易于实现。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种天线单元，其特征在于，包括依次层叠设置的辐射片、介质层以及天线地层，所述辐射片包括相对间隔且结构互补的第一天线单元和第二天线单元，所述第一天线单元上设有一个与外部电源连接的馈电点和两个与所述天线地层连接的第一接地点，所述第二天线单元上设有与所述天线地层连接的三个第二接地点，所述第一天线单元包括矩形的本体部和位于所述本体部邻近所述第二天线单元侧的延伸部，所述本体部的邻近所述第二天线单元侧具有两个分别位于两端的角部位置，所述延伸部自所述本体部的邻近所述第二天线单元侧的一所述角部位置向所述第二天线单元方向延伸，所述第二天线单元包括对应所述延伸部设置的让位部，所述馈电点设置于所述延伸部，两个所述第一接地点分设于所述本体部的邻近所述第二天线单元侧的两所述角部位置。
2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元覆盖频段包括37-42.5GHz。
3.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一天线单元和所述第二天线单元间设有耦合缝隙。
4.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述馈电点、所述第一接地点和所述第二接地点邻近所述耦合缝隙设置。
5.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述让位部呈矩形，所述第二天线单元在邻近所述第一天线单元的一侧形成四个角部位置，两个所述第二接地点位于所述让位部的对角，另一个所述第二接地点位于远离所述让位部的角部。
6.一种天线系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任意一项所述的天线单元。
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