CN112599981A - 一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线 - Google Patents

一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种同时支持5G Sub‑GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，包括：接地层、支撑、介质基板、辐射体、连接板、同轴电缆；所述接地板的上侧设置有支撑，且接地板与支撑通过螺钉固定方式相连接；所述介质基板设置在支撑的上侧，且介质基板与支撑通过螺钉固定方式相连接；所述辐射体设置在介质基板的中间，且辐射体与介质基板通过连接板相连接；所述连接板分别设置在介质基板和辐射体中间的左右两方，且连接板分别与介质基板和辐射体通过螺钉固定方式相连接。通过在结构上的改进，具有全面兼容和高增益的优点，从而有效地解决了现有技术中的问题和不足。

Description

一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，更具体的说，尤其涉及一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线。
背景技术
天线是现代无线通信系统中辐射、接收能量的关键部件，其性能好坏往往决定了整个通信系统的成败，同时随着无线通信模式的广泛普及，消费产品对天线的小型化以及多制式、多频段的兼容要求越来越高。
随着5G引入了26GHz-29.5GHz，37GHz-40GHz的毫米波段应用，将通信带宽扩展了一个新的数量级，加上之前已经普及的4G，3G，GSM以及双频WiFi等无线通信模式，使得现有技术中的单一天线不能对其完全支持，需要再配备额外的天线。
有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，以解决上述背景技术中提出的随着5G引入了26GHz-29.5GHz，37GHz-40GHz的毫米波段应用，将通信带宽扩展了一个新的数量级，加上之前已经普及的4G，3G，GSM以及双频WiFi等无线通信模式，使得现有技术中的单一天线不能对其完全支持，需要再配备额外天线的问题和不足。
为实现上述目的，本发明提供了一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，由以下具体技术手段所达成：
一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，包括：接地层、支撑、介质基板、辐射体、连接板、同轴电缆；所述接地板的上侧设置有支撑，且接地板与支撑通过螺钉固定方式相连接；所述介质基板设置在支撑的上侧，且介质基板与支撑通过螺钉固定方式相连接；所述辐射体设置在介质基板的中间，且辐射体与介质基板通过连接板相连接；所述连接板分别设置在介质基板和辐射体中间的左右两方，且连接板分别与介质基板和辐射体通过螺钉固定方式相连接；所述同轴电缆的上端设置在辐射体的下侧，且同轴电缆与辐射体通过焊接方式相连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线所述接地层为柔性金属材质的圆板状结构，且接地层直径为80mm，并且接地层的中间设有一处圆形的通孔。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线所述支撑为长16mm，直径1mm的圆形杆状结构，且支撑的内部设有螺纹，并且支撑呈圆周排列的方式设置有四处。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线所述介质基板为柔性PET材质的透明圆环状结构，且介质基板的外径为56mm，内径为32mm。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线所述辐射体为金属材质的圆锥状结构，且辐射体的底面半径为13.6mm，圆锥角为78.6度，并且辐射体的下端与接地层间隔0.5mm。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，通过对装置结构的改进，使装置在三个频段都具有超宽的工作带宽，覆盖2.0GHzHz到6.0GHz，26.5GHz-30Ghz,37GHz-40GHz频谱范围，完全覆盖全球现有的所有5G，4G，3G，GSM以及双频WiFi频段，从而使该装置起到全面兼容的作用。
2、本发明一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，通过对装置结构的改进，使装置在5G低频段2GHz-6GHz具有全方向辐射的特性，在5G毫米波段具有高增益以及定向辐射特性，并且主波瓣在0度角方向，从而使该装置起到高增益的作用。
3、本发明通过对上述装置在结构上的改进，具有全面兼容和高增益的优点，从而有效的解决了现有技术中的问题和不足。。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明的结构示意图；
附图2为本发明在2GHz-6GHz频段的回波损耗曲线示意图；
附图3为本发明在26.0GHz-29.5GHz频段的回波损耗曲线示意图；
附图4为本发明在37GHz-40GHz频段的回波损耗曲线示意图；
附图5为本发明在5G低频2GHz-6GHz频段中电压驻波比性能示意图；
附图6为本发明在毫米波26GHz-29.5GHz频段中电压驻波比性能示意图；
附图7为本发明在37GHz-40GHz频段中电压驻波比性能示意图；
附图8为本发明在2.4GHz频点的三维方向图；
附图9为本发明在2.6GHz频点的三维方向图；
附图10为本发明在3.5GHz频点的三维方向图；
附图11为本发明在4.8GHz频点的三维方向图；
附图12为本发明在5.8GHz频点的三维方向图；
附图13为本发明在5G毫米波段内29.5GHz频点的三维方向示意图；
附图14为本发明在5G毫米波段内38.5GHz频点的三维方向示意图；
其中：1、接地层；2、支撑；3、介质基板；4、辐射体；5、连接板；6、同轴电缆。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1-14所示，本发明提供一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线的具体技术实施方案：
一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，包括：接地层1、支撑2、介质基板3、辐射体4、连接板5、同轴电缆6；接地板1的上侧设置有支撑2，且接地板1与支撑2通过螺钉固定方式相连接；介质基板3设置在支撑2的上侧，且介质基板3与支撑2通过螺钉固定方式相连接；辐射体4设置在介质基板3的中间，且辐射体4与介质基板3通过连接板5相连接；连接板5分别设置在介质基板3和辐射体4中间的左右两方，且连接板5分别与介质基板3和辐射体4通过螺钉固定方式相连接；同轴电缆6的上端设置在辐射体4的下侧，且同轴电缆6与辐射体4通过焊接方式相连接。
具体的，接地层1为柔性金属材质的圆板状结构，且接地层1直径为80mm，并且接地层1的中间设有一处圆形的通孔，如图1所示，接地层1利用此通孔与同轴电缆6之间穿接。
具体的，支撑2为长16mm，直径1mm的圆形杆状结构，且支撑2的内部设有螺纹，并且支撑2呈圆周排列的方式设置有四处。
具体的，介质基板3为柔性PET材质的透明圆环状结构，且介质基板3的外径为56mm，内径为32mm。
具体的，辐射体4为金属材质的圆锥状结构，且辐射体4的底面半径为13.6mm，圆锥角为78.6度，并且辐射体4的下端与接地层1间隔0.5mm。
参照图1，天线的能量由正面的矩形微带线和背面的接地单元之间馈入，具体的馈电方式可采用SMA连接器或者同轴馈电进行馈电，该馈电结构不仅制作简单，且与其他形式的微波器件连接方便。
参照图2-4，分别展示了本发明在2GHz-6GHz、26.0GHz-29.5GHz、37GHz-40GHz三个频段的回波损耗曲线，从图中可以明确得出本发明所展示的样例在所示频段，天线的S11性能都在-10dB以下，完全满足天线正常工作所需要的低于-10dB的指标需求。
参照图5-7，本发明的电压驻波比在5G低频2GHz-6GHz，毫米波26GHz-29.5GHz与37GHz-40GHz三个频段中，都完全处于在2.0以下，完全符合天线正常工作所需要的电压驻波比2.0的要求。
参照图8-12，展示了本天线在2.4GHz、2.6GHz和3.5GHz，4.8GHz，5.8GHz频点处的三维方向图，本发明展现出较好的全向性，并且在各个方向的辐射性能大体一致，因此天线能较好的接收来自各方向的5G sub-6GHz无线电磁波。
参照图13-14，展示了本天线在5G毫米波段内频点29.5GHz和38.5GHz处的三维方向图，随着频率的增加，本天线的辐射增益也在逐步增加，因此在毫米波频段实施例天线的辐射方向相较于低频段更为集中主波瓣为0度角出射方向。
综上所述：该一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，通过对装置结构的改进，使装置在三个频段都具有超宽的工作带宽，覆盖2.0GHzHz到6.0GHz，26.5GHz-30Ghz,37GHz-40GHz频谱范围，完全覆盖全球现有的所有5G，4G，3G，GSM以及双频WiFi频段，从而使该装置起到全面兼容的作用；通过对装置结构的改进，使装置在5G低频段2GHz-6GHz具有全方向辐射的特性，在5G毫米波段具有高增益以及定向辐射特性，并且主波瓣在0度角方向，从而使该装置起到高增益的作用。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，包括：接地层(1)、支撑(2)、介质基板(3)、辐射体(4)、连接板(5)、同轴电缆(6)；其特征在于：所述接地板(1)的上侧设置有支撑(2)，且接地板(1)与支撑(2)通过螺钉固定方式相连接；所述介质基板(3)设置在支撑(2)的上侧，且介质基板(3)与支撑(2)通过螺钉固定方式相连接；所述辐射体(4)设置在介质基板(3)的中间，且辐射体(4)与介质基板(3)通过连接板(5)相连接；所述连接板(5)分别设置在介质基板(3)和辐射体(4)中间的左右两方，且连接板(5)分别与介质基板(3)和辐射体(4)通过螺钉固定方式相连接；所述同轴电缆(6)的上端设置在辐射体(4)的下侧，且同轴电缆(6)与辐射体(4)通过焊接方式相连接。
2.根据权利要求1所述的一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，其特征在于：所述接地层(1)为柔性金属材质的圆板状结构，且接地层(1)直径为80mm，并且接地层(1)的中间设有一处圆形的通孔。
3.根据权利要求1所述的一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，其特征在于：所述支撑(2)为长16mm，直径1mm的圆形杆状结构，且支撑(2)的内部设有螺纹，并且支撑(2)呈圆周排列的方式设置有四处。
4.根据权利要求1所述的一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，其特征在于：所述介质基板(3)为柔性PET材质的透明圆环状结构，且介质基板(3)的外径为56mm，内径为32mm。
5.根据权利要求1所述的一种同时支持5G Sub-6GHz和毫米波频谱的多频段锥形天线，其特征在于：所述辐射体(4)为金属材质的圆锥状结构，且辐射体(4)的底面半径为13.6mm，圆锥角为78.6度，并且辐射体(4)的下端与接地层(1)间隔0.5mm。
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