CN109950691A - 毫米波阵列天线和移动终端 - Google Patents

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Abstract

一种毫米波阵列天线和移动终端。毫米波阵列天线包括呈阵列排布的若干个天线单元，每个天线单元均包括自上而下依次层叠设置的第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一接地板、功分器层和第二接地板，第一辐射贴片与第二辐射贴片间隔且耦合，第二辐射贴片上设有两个馈电端，每个馈电端开设有两个馈电缺口，功分器层包括两条传输线路，每条传输线路包括一个输入端口和与输入端电连接的两个反相输出端口，两个反相输出端口分别与一个馈电端的两个馈电缺口耦合馈电，每个天线单元在两个输入端口的激励下，产生正交极化和双频谐振。这样，可以实现毫米波波段双频覆盖，使主瓣产生零点，提高交叉极化比。

Description

毫米波阵列天线和移动终端
【技术领域】
本发明涉及移动终端的天线结构技术领域，具体涉及一种毫米波阵列天线和一种移动终端。
【背景技术】
为了适应未来通信行业的发展，对于手持设备上的5G毫米波阵列天线已经有了一定的研究。为了得到更好的性能，实现高增益，低旁瓣，宽频带，小型化的阵列天线是我们追求的目标。其中，终端双频双极化阵列的设计有一定的难度。
目前毫米波段对于同时实现双频和双极化的阵列研究较少，28GHz和39GHz同时覆盖的带宽较窄，双极化所产生的交叉极化比较差，且在体积上有一定的劣势。
【发明内容】
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题之一，而提供一种新型的毫米波阵列天线和移动终端。
为实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种毫米波阵列天线，所述毫米波阵列天线包括呈阵列排布的若干个天线单元，每个所述天线单元均包括自上而下依次层叠设置的第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一接地板、功分器层和第二接地板，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片间隔且耦合，所述第二辐射贴片上设有两个馈电端，每个所述馈电端开设有两个馈电缺口，所述功分器层包括两条传输线路，每条所述传输线路包括一个输入端口和与所述输入端电连接的两个反相输出端口，两个所述反相输出端口分别与一个所述馈电端的两个所述馈电缺口耦合馈电，每个所述天线单元在两个所述输入端口的激励下，产生正交极化和双频谐振。
可选地，所述天线单元还包括夹设于所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片之间的第一介质板、夹设于所述第二辐射贴片和所述第一接地板之间的第二介质板、夹设于所述第一接地板和所述第二接地板之间的第三介质板，所述功分器层设置于所述第三介质板内且与所述第一接地板和所述第二接地板间隔。
可选地，所述天线单元还包括自所述功分器层的所述反相输出端口朝向所述第二辐射贴片延伸形成的4个探针，每个所述探针背离所述功分器层的一端收容于一个所述馈电缺口内并与所述第二辐射贴片耦合馈电。
可选地，所述毫米波阵列天线包括四个所述天线单元，四个所述天线单元呈1*4阵列排布。
可选地，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片均呈方形结构。
可选地，一个所述馈电端的两个所述馈电缺口位于所述第二辐射贴片的一条对角线上，另一个所述馈电端的两个所述馈电缺口位于所述第二辐射贴片的另一条对角线上。
可选地，所述第一辐射贴片的尺寸小于所述第二辐射贴片的尺寸，且所述第一辐射贴片向所述第二辐射贴片所在面的正投影落于所述第二辐射贴片内。
可选地，各个所述天线单元的所述第二接地板一体成型。
本发明的第二方面，提供了一种移动终端，所述移动终端包括前文记载的所述的毫米波阵列天线。
本发明的有益效果是：本发明的毫米波阵列天线和移动终端，所述毫米波阵列天线包括呈阵列排布的若干个天线单元，每个所述天线单元均包括自上而下依次层叠设置的第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一接地板、功分器层和第二接地板，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片间隔且耦合，所述第二辐射贴片上设有两个馈电端，每个所述馈电端开设有两个馈电缺口，所述功分器层包括两条传输线路，每条所述传输线路包括一个输入端口和与所述输入端电连接的两个反相输出端口，两个所述反相输出端口分别与一个所述馈电端的两个所述馈电缺口耦合馈电，每个所述天线单元在两个所述输入端口的激励下，产生正交极化和双频谐振。这样，可以在不增大毫米波阵列天线的结构的前提下，实现毫米波波段双频覆盖，从而可以提高双频带宽。并且，还可以借助所设置的功分器层，使主瓣产生零点，提高交叉极化比。
【附图说明】
图1是本发明中毫米波阵列天线中一个天线单元的立体分解图；
图2是本发明中毫米波阵列天线的结构示意图；
图3是图2中所示的毫米波阵列天线沿AA处的剖视图；
图4是本发明中毫米波阵列天线中反相功分器的结构示意图；
图5是本发明中毫米波阵列天线中各个天线单元的第一极化输入端口的反射系数曲线；
图6是本发明中毫米波阵列天线中其中一个天线单元的第一极化的效率曲线；
图7是本发明中毫米波阵列天线中其中一个天线单元在28GHz的方向图；
图8是本发明中毫米波阵列天线中其中一个天线单元在39GHz的方向图。
【具体实施方式】
下面结合图1至图8对本发明作详细描述。
本发明的第一方面，涉及一种移动终端用毫米波阵列天线，该移动终端，例如，可以是手机、电脑或者平板等。如图1和图2所示，所述毫米波阵列天线100包括呈阵列排布的若干个天线单元110，每个所述天线单元110均包括自上而下依次层叠设置的第一辐射贴片111、第二辐射贴片112、第一接地板113、功分器层114和第二接地板115，所述第一辐射贴片111与所述第二辐射贴片112间隔且耦合，所述第二辐射贴片112上设有两个馈电端(112a、112b)，馈电端112a开设有两个馈电缺口(112a1、112a2)，馈电端112b开设有两个馈电缺口(112b1、112b2)。所述功分器层114包括两条传输线路(114a、114b)，传输线路114a包括一个输入端口IN1和与输入端口IN1电连接的两个反相输出端口(OUT1、OUT2)，传输线路114b包括一个输入端口IN2和与输入端口IN2电连接的两个反相输出端口(OUT3、OUT4)。其中，反相输出端口(OUT1、OUT2)分别与馈电端112b的两个馈电缺口(112b1、112b2)耦合馈电，反相输出端口(OUT3、OUT4)分别与馈电端112a的两个馈电缺口(112a1、112a2)耦合馈电。每个所述天线单元110在两个所述输入端口IN1、IN2的激励下，产生正交极化和双频谐振。
本实施例结构的天线单元110，其具有双层辐射贴片，分别为第一辐射贴片111和第二辐射贴片112，并且，第一辐射贴片111与第二辐射贴片112间隔且耦合，这样，可以在不增大毫米波阵列天线100的结构的前提下，实现毫米波波段双频覆盖，从而可以提高双频带宽。并且，还可以借助所设置的功分器层114，分别与馈电端112a的两个馈电缺口(112a1、112a2)耦合馈电。每个所述天线单元110在两个所述输入端口IN1、IN2的激励下，产生正交极化和双频谐振。
需要说明的是，对于如何实现第一辐射贴片111和第二辐射贴片112间隔且耦合的结构并没有作出限定，例如，可以在第一辐射贴片111和第二辐射贴片112之间设置一个介质板或类似介质板的结构等等。
具体地，如图1和图4所示，所述天线单元110还包括夹设于所述第一辐射贴片111和所述第二辐射贴片112之间的第一介质板116、夹设于所述第二辐射贴片112和所述第一接地板113之间的第二介质板117、夹设于所述第一接地板113和所述第二接地板115之间的第三介质板118，所述功分器层114设置于所述第三介质板118内且与所述第一接地板113和所述第二接地板115间隔。
为了提高毫米波阵列天线100的通讯性能，所述第一介质板116、所述第二介质板117和所述第三介质板118的介电常数的取值范围为2～4。当然，在实际应用时，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他数值的介电常数。
为了提高毫米波阵列天线100的通讯性能，所述第一介质板116、所述第二介质板117和所述第三介质板118的损耗角正切值的取值范围为0.0005～0.0015。当然，在实际应用时，本领域技术人员还可以根据实际需要，选择其他数值的损耗角正切值。
如图1所示，所述天线单元110还包括自所述功分器层114的所述反相输出端口(OUT1、OUT2、OUT3、OUT4)朝向所述第二辐射贴片112延伸形成的4个探针119，每个所述探针119背离所述功分器层114的一端收容于一个所述馈电缺口(112a1、112a2、112b1、112b2)内并与所述第二辐射贴片112耦合馈电。
如图1和图2所示，所述毫米波阵列天线100包括四个所述天线单元110，四个所述天线单元110呈1*4阵列排布。当然，在实际应用时，本领域技术人员还可以设计更多数量的天线单元110，并且，各天线单元110的排布方式也可以根据实际需要确定。
如图1所示，所述第一辐射贴片111和所述第二辐射贴片112均可以呈方形结构。此时，如图1所示，馈电端112a的两个馈电缺口(112a1、112a2)位于所述第二辐射贴片112的一条对角线上，馈电端112b的两个馈电缺口(112b1、112b2)位于另一条对角线上。
如图1所示，所述第一辐射贴片111的尺寸小于所述第二辐射贴片112的尺寸，且所述第一辐射贴片111向所述第二辐射贴片112所在面的正投影落于所述第二辐射贴片112内。
为了使得毫米波阵列天线100的结构更加紧凑，降低毫米波阵列天线100的制作成本，各个所述天线单元110的所述第二接地板115可以一体成型。
本发明中的毫米波阵列天线100，可以在不增大毫米波阵列天线100的结构的前提下，实现毫米波波段双频覆盖，从而可以提高双频带宽。并且，还可以借助所设置的功分器层114，使主瓣产生零点，提高交叉极化比。具体地可以参见图5至图8所示。
本发明的第二方面，提供了一种移动终端，所述移动终端包括前文记载的所述的毫米波阵列天线100。
本实施例结构的移动终端，具有前文记载的毫米波阵列天线100，其具有双层辐射贴片，分别为第一辐射贴片111和第二辐射贴片112，并且，第一辐射贴片111与第二辐射贴片112间隔且耦合，这样，可以在不增大毫米波阵列天线100的结构的前提下，实现毫米波波段双频覆盖，从而可以提高双频带宽。并且，还可以借助所设置的功分器层114，该功分器层114包括两条传输线路(114a、114b)，传输线路114a包括一个输入端口IN1和与输入端口IN1电连接的两个反相输出端口(OUT1、OUT2)，传输线路114b包括一个输入端口IN2和与输入端口IN2电连接的两个反相输出端口(OUT3、OUT4)。其中，反相输出端口(OUT1、OUT2)分别与馈电端112b的两个馈电缺口(112b1、112b2)耦合馈电，反相输出端口(OUT3、OUT4)分别与馈电端112a的两个馈电缺口(112a1、112a2)耦合馈电。每个所述天线单元110在两个所述输入端口IN1、IN2的激励下，产生正交极化和双频谐振。
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 (9)

1.一种毫米波阵列天线，所述毫米波阵列天线包括呈阵列排布的若干个天线单元，其特征在于，每个所述天线单元均包括自上而下依次层叠设置的第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一接地板、功分器层和第二接地板，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片间隔且耦合，所述第二辐射贴片上设有两个馈电端，每个所述馈电端开设有两个馈电缺口，所述功分器层包括两条传输线路，每条所述传输线路包括一个输入端口和与所述输入端口电连接的两个反相输出端口，两个所述反相输出端口分别与一个所述馈电端的两个所述馈电缺口耦合馈电，每个所述天线单元在两个所述输入端口的激励下，产生正交极化和双频谐振。
2.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线，其特征在于，所述天线单元还包括夹设于所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片之间的第一介质板、夹设于所述第二辐射贴片和所述第一接地板之间的第二介质板、夹设于所述第一接地板和所述第二接地板之间的第三介质板，所述功分器层设置于所述第三介质板内且与所述第一接地板和所述第二接地板间隔。
3.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线，其特征在于，所述天线单元还包括自所述功分器层的所述反相输出端口朝向所述第二辐射贴片延伸形成的4个探针，每个所述探针背离所述功分器层的一端收容于一个所述馈电缺口内并与所述第二辐射贴片耦合馈电。
4.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线，其特征在于，所述毫米波阵列天线包括四个所述天线单元，四个所述天线单元呈1*4阵列排布。
5.根据权利要求3所述的毫米波阵列天线，其特征在于，所述第一辐射贴片和所述第二辐射贴片均呈方形结构。
6.根据权利要求5所述的毫米波阵列天线，其特征在于，一个所述馈电端的两个所述馈电缺口位于所述第二辐射贴片的一条对角线上，另一个所述馈电端的两个所述馈电缺口位于所述第二辐射贴片的另一条对角线上。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的毫米波阵列天线，其特征在于，所述第一辐射贴片的尺寸小于所述第二辐射贴片的尺寸，且所述第一辐射贴片向所述第二辐射贴片所在面的正投影落于所述第二辐射贴片内。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的毫米波阵列天线，其特征在于，各个所述天线单元的所述第二接地板一体成型。
9.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括权利要求1至8中任意一项所述的毫米波阵列天线。
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