CN113013610B - 集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体及相应的终端 - Google Patents

集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体及相应的终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了集成sub‑6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,包括依次层叠的第一微带层、第一介质层和用于辐射sub‑6GHz频段的矩形的辐射贴片;还包括金属地板和馈电网络;辐射贴片上设置有接地点、第一馈电点、第二馈电点和用于辐射毫米波频段的镂空槽;镂空槽位于辐射贴片的中间部位;接地点、第一馈电点和第二馈电点均位于辐射贴片的同一长边边沿,且接地点位于第一馈电点与第二馈电点之间;金属地板与接地点相接,馈电网络分别与第一馈电点、第二馈电点相接;第一微带层设置有数目与镂空槽数目匹配的第一微带;第一微带上设置有与馈电网络相接的第三馈电点;第一微带的投影均落在镂空槽内。在同一辐射贴片上集成了两个5G的sub‑6GHz频段天线和一个毫米波频段天线。

Description

集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体及相应的 终端
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其是指集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体及相应的终端。
背景技术
近年来,5G技术被注以极高的关注度,并进入实质性研究阶段。5G天线作为5G通信的关键器件,能够大幅提升通信速率、减少延时并提升系统容量,已经被广泛研究。一方面是对5G的sub-6GHz频段天线的研究,因为低频带宽窄不能满足高速率的数据传输,所以一般都要利用多输入多输出(MIMO)技术来提高信道容量。另一方面,是对5G的毫米波频段天线的研究,毫米波由于频段高,波长短,可以支持更高的传输带宽;其次,毫米波通信可以利用波束赋形功能极大提升通信系统容量。但是目前对于5G这两个通信频段的天线研究还面临着以下几个问题:
1、移动电子设备空间不足。随着各种移动电子设备的集成度越来越高,留给通信系统中的天线的空间越来越小,在有限的空间内集成3G/4G/5G天线难度很高,而且为了提高信道容量还需要引入多输入多输出(MIMO)技术,因此需要更多空间。
2、5G的毫米波频段由于波长变短,在空气中的衰减更大。为了实现较大的信号传播距离,保证毫米波的通信性能,毫米波天线必须采用天线阵列的形式从而形成辐射波束,使毫米波的波束窄,增益大,才能满足毫米波的通信需求,如何设计紧凑型的高增益毫米波阵列也是一个挑战。
为了解决以上问题,天线设计者提出很多解决方案。不过,现有的研究大多都是单独从5G的sub-6GHz频段的天线出发设计,以天线对的形式设计sub-6GHz频段的MIMO天线,从而为其他频段的天线预留更多的空间。或者单独设计具备高增益的紧凑型毫米波阵列。只有少数研究同时考虑了4G天线和毫米波天线设计,如在边框上同时设计毫米波天线和4G天线,但是该设计理念是先设计一个毫米波天线模块放置在边框上,然后利用金属边框上实现了4G天线的设计,这相当于毫米波天线和4G天线是分开独立设计的,因此,还是需要占用很大的空间,而且毫米波天线的最高增益只有7dBi。也有天线设计为:先在金属边框上边以开槽的方式实现了毫米波阵列,天线的最高增益只有10.7dBi,然后再利用金属边框设计了4G天线,但此类的设计方式不利于天线系统的小型化。综上所述,目前的移动终端的天线系统只有集成了毫米波天线和4G天线的,而且两种天线都是独立设计的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:在同一天线体中集成sub-6GHz频段天线和毫米波频段天线。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,包括依次层叠的第一微带层、第一介质层和用于辐射sub-6GHz频段的矩形的辐射贴片;还包括金属地板和馈电网络;所述辐射贴片上设置有接地点、第一馈电点、第二馈电点和用于辐射毫米波频段的镂空槽;所述镂空槽位于所述辐射贴片的中间部位;所述接地点、所述第一馈电点和所述第二馈电点均位于所述辐射贴片的同一长边边沿,且所述接地点位于所述第一馈电点与所述第二馈电点之间;所述金属地板与所述接地点相接,所述馈电网络分别与所述第一馈电点、所述第二馈电点相接;所述第一微带层设置有数目与所述镂空槽数目匹配的第一微带;所述第一微带上设置有与所述馈电网络相接的第三馈电点;所述第一微带的投影均落在所述镂空槽内。
进一步地,所述镂空槽为矩形槽,其长度方向与辐射贴片的长度方向平行。
进一步地,还包括第二介质层和反射板,所述第二介质层位于所述反射板与所述辐射贴片之间;所述镂空槽的投影均落在所述反射板上。
进一步地,sub-6GHz频段的工作媒介波长为λ1,毫米波频段的工作媒介波长为λ2;所述辐射贴片的长度为A,宽度为B;所述镂空槽的长度为C,宽度为D;其中,0.4λ1≤A≤0.6λ1,0.05λ1≤B≤0.15λ1,0.25λ2≤C≤0.35λ2,0.05λ2≤D≤0.15λ2
进一步地,所述镂空槽至少设置有两个,且沿着辐射贴片的长度方向呈一字型排列;两相邻的镂空槽中心之间的距离为E,其中,0.4λ2≤E≤0.6λ2
进一步地,所述反射板呈矩形,其长边与辐射贴片的长边平行,其短边宽度为F;所述第二介质层的厚度为H,其中,3D≤F,0.15λ2≤H≤0.35λ2
进一步地,所述馈电网络设置有第一端口、第二端口、第三端口、第二微带层和功分器微带;所述第二微带层设置有第二微带、第三微带和第四微带;所述第一端口通过第二微带与所述第一馈电点连接,所述第二端口通过第三微带与所述第二馈电点连接,所述第三端口依次通过第四微带、功分器微带与所述第三馈电点连接;所述功分器微带的馈电末端枝节的数目与所述第三馈电点的数目匹配;所述第四微带位于所述第二微带与第三微带之间。
进一步地,还包括第三介质层和接地微带;所述接地微带位于所述金属地板的边沿和所述辐射贴片的边沿之间;所述辐射贴片与所述金属地板相互垂直;所述金属地板通过所述接地微带与所述接地点连接,所述接地点位于所述辐射贴片的长边中间位置处;所述第三介质层位于所述第二微带层与金属地板之间,且所述第三介质层位于所述金属地板的远离辐射贴片的侧面上。
进一步地,所述镂空槽的数目为4,所述第三馈电点的数目为4,所述功分器微带为四功分器微带;所述功分器微带与所述第一微带层位于同一平面上;所述第一微带为矩形微带,其长度方向与所述镂空槽的长度方向平行;所述第一介质层和所述第三介质层由介质板构成,所述第二介质层由介质板和/或空气构成。
一种终端,包括终端本体和至少一个上述所述的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体位于所述终端本体的边框上,且所述反射板均位于所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的靠近所述终端本体的侧面上;所述金属地板均在同一平面上且一体成型;所述第三介质层均位于同一平面上且一体成型;所述反射板的边沿到所述金属地板的最小距离为h,其中,h>0,h+F≤B。
本发明的有益效果在于:在同一辐射贴片上集成了两个的5G的sub-6GHz频段(后续简称低频)天线和一个毫米波频段(后续简称高频)天线,形成共口径天线体,该天线体结构简单、加工工艺简单、加工成本低。由于接地点与金属地板连接,在两侧的第一馈电点和第二馈电点分别接入激励源时,所述辐射贴片形成两个5G的sub-6GHz频段天线。第一微带接入激励源时,第一微带将能量耦合给所述镂空槽,形成一个毫米波频段天线。由于高频和低频的工作波长差距大,辐射贴片工作于低频时不会受镂空槽影响,而镂空槽工作于高频时也不会受整个辐射贴片影响。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的外观立体图;
图2为本发明的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的右视图;
图3为本发明的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的辐射贴片正视面结构示意图;
图4为本发明的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的立体图二;
图5为本发明的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的立体图三;
图6为本发明的终端中集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的摆放位置结构俯视图;
图7为本发明的终端中集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的摆放位置结构仰视图;
图8为本发明的终端中集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的摆放位置结构外观立体图一;
图9为本发明的终端中集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的摆放位置结构外观立体图二;
图10为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的sub-6GHz频段天线的反射系数和传输系数图;
图11为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的毫米波频段天线的反射系数和传输系数图;
图12为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的sub-6GHz频段天线的效率随频率变化曲线图;
图13为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的毫米波频段天线的增益随频率变化曲线图;
其中,1-Ant1,2-Ant2,3-Ant3,4-Ant4,5-Ant5,6-Ant6,7-Ant7,8-Ant8,9-Ant9,10-Ant10,11-Ant11,12-Ant12;21-辐射贴片,211-第一馈电点,212-第二馈电点,213-接地点,214-镂空槽,22-第一介质层,23-第一微带层,231-第一微带,24-金属地板,25-第三介质层,26-第二微带层,261-第二微带,262-第三微带,263-第四微带,27-功分器微带,28-反射板,29-第二介质层,30-接地微带,31-第一端口,32-第二端口,33-第三端口。
具体实施方式
根据本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果的具体实施方式并配合附图详予说明,详情如下:
实施例1
请参阅图1至图6,集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,包括依次层叠的第一微带层23、第一介质层22和用于辐射sub-6GHz频段的矩形的辐射贴片21;还包括金属地板24和馈电网络;所述辐射贴片21上设置有接地点213、第一馈电点211、第二馈电点212和用于辐射毫米波频段的镂空槽214;所述镂空槽214位于所述辐射贴片21的中间部位;所述接地点213、所述第一馈电点211和所述第二馈电点212均位于所述辐射贴片21的同一长边边沿,且所述接地点213位于所述第一馈电点211与所述第二馈电点212之间;所述金属地板24与所述接地点213相接,所述馈电网络分别与所述第一馈电点211、所述第二馈电点212相接;所述第一微带层23设置有数目与所述镂空槽214数目匹配的第一微带231;所述第一微带231上设置有与所述馈电网络相接的第三馈电点;所述第一微带231的投影均落在所述镂空槽214内。
在同一辐射贴片21上集成了两个的5G的sub-6GHz频段天线和一个毫米波频段天线,形成共口径天线体,该天线体结构简单、加工工艺简单、加工成本低。由于接地点213与金属地板24连接,两侧的第一馈电点211和第二馈电点212分别接入激励源时,所述辐射贴片形成两个5G的sub-6GHz频段天线。第一微带231接入激励源时,第一微带231将能量耦合给所述镂空槽214,形成一个毫米波频段天线。由于高频和低频的工作波长差距大,辐射贴片21工作于低频时不会受镂空槽214影响,而镂空槽214工作于高频时也不会受整个辐射贴片21影响。接地点213、第一馈电点211和第二馈电点212必须接在同一长边边沿上,且接地点213位于第一馈电点211与第二馈电点212之间,否则无法形成两个sub-6GHz频段天线。
实施例2
在上述结构基础上,所述镂空槽214为矩形槽,其长度方向与辐射贴片21的长度方向平行。当有多个镂空槽214时,长度方向与辐射贴片21的长度方向平行的镂空槽214所形成的毫米波阵列有利于提升毫米波天线的增益。
实施例3
在上述结构基础上,还包括第二介质层29和反射板28,所述第二介质层29位于所述反射板28与所述辐射贴片21之间;所述镂空槽214的投影均落在所述反射板28上。反射板28将镂空槽214辐射的能量进行反射,使毫米波天线形成定向辐射。
实施例4
在上述结构基础上,sub-6GHz频段的工作媒介波长为λ1,毫米波频段的工作媒介波长为λ2;所述辐射贴片21的长度为A,宽度为B;所述镂空槽214的长度为C,宽度为D;其中,0.4λ1≤A≤0.6λ1,0.05λ1≤B≤0.15λ1,0.25λ2≤C≤0.35λ2,0.05λ2≤D≤0.15λ2。此时,sub-6GHz频段天线和毫米波频段天线均呈现良好的天线性能。
实施例5
在上述结构基础上,所述镂空槽214至少设置有两个,且沿着辐射贴片21的长度方向呈一字型排列;两相邻的镂空槽中心之间的距离为E,其中,0.4λ2≤E≤0.6λ2。此时,毫米波天线的增益更优。
实施例6
在上述结构基础上,所述反射板28呈矩形,其长边与辐射贴片21的长边平行,其短边宽度为F;所述第二介质层29的厚度为H,其中,3D≤F,0.15λ2≤H≤0.35λ2。此时,反射板28呈现更优的反射作用。
实施例7
在上述结构基础上,所述馈电网络设置有第一端口31、第二端口32、第三端口33、第二微带层26和功分器微带27;所述第二微带层26设置有第二微带261、第三微带262和第四微带263;所述第一端口31通过第二微带261与所述第一馈电点211连接,所述第二端口32通过第三微带262与所述第二馈电点212连接,所述第三端口22依次通过第四微带263、功分器微带27与所述第三馈电点连接;所述功分器微带27的馈电末端枝节的数目与所述第三馈电点的数目匹配,使各个第三馈电点的馈电信号为同一个馈电信号;所述第四微带263位于所述第二微带261与第三微带262之间,使第一端口31和第二端口32位置分开,避免相互影响。可通过调整第二微带261、第三微带262、第四微带263的大小和长度,便于根据需要设置第一端口31、第二端口32、第三端口33的具体位置。
实施例8
在上述结构基础上,还包括第三介质层25和接地微带30;所述接地微带30位于所述金属地板24的边沿和所述辐射贴片21的边沿之间;所述辐射贴片21与所述金属地板24相互垂直;所述金属地板24通过所述接地微带30与所述接地点213连接,所述接地点213位于所述辐射贴片21的长边中间位置处;所述第三介质层25位于所述第二微带层26与金属地板24之间,且所述第三介质层25位于所述金属地板24的远离辐射贴片21的侧面上。将金属地板24与馈电网络的含端口部分设置在远离辐射贴片21的位置,避免端口与辐射贴片之间产生信号干扰,方便在实际应用时进行天线性能测试。
实施例9
在上述结构基础上,所述镂空槽214的数目为4,所述第三馈电点的数目为4,所述功分器微带27为四功分器微带;所述功分器微带27与所述第一微带层23位于同一平面上;所述第一微带231为矩形微带,其长度方向与所述镂空槽214的长度方向平行,增强第一微带231与矩形的镂空槽214之间的能量耦合效果;所述第一介质层22和所述第三介质层25由介质板构成,所述第二介质层29由介质板和/或空气构成。
实施例10
请参阅图6至图9,一种终端,包括终端本体和至少一个上述所述的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体位于所述终端本体的边框上,且所述反射板28均位于所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的靠近所述终端本体的侧面上,使毫米波天线向终端本体外部辐射。所述金属地板24均在同一平面上且一体成型;所述第三介质层25均位于同一平面上且一体成型,即多个天线体可共用同一金属地板24和同一第三介质层25,且也便于在实际生产时采用同一芯板进行整体裁切。所述反射板28的边沿到所述金属地板24的最小距离为h,其中,h>0,h+F≤B。反射板28不能够接金属地板24,否则无法实现反射功能。
为了进一步说明本申请集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体以及其应用时的效果,对以下试验例进行测试,测试结果详见图10至图13:
试验例
请参阅图1至图9,一种集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,包括依次层叠的第一微带层23、第一介质层22和用于辐射sub-6GHz频段的矩形的辐射贴片21;还包括金属地板24、馈电网络、第二介质层29、反射板28、第三介质层25和接地微带30;所述辐射贴片21上设置有接地点213、第一馈电点211、第二馈电点212和四个用于辐射毫米波频段的镂空槽214;四个所述镂空槽214沿着辐射贴片21的长度方向呈一字型排列;两相邻的镂空槽中心之间的距离为4.6mm;所述镂空槽214位于所述辐射贴片21的中间部位;所述镂空槽214为矩形槽,其长度方向与辐射贴片21的长度方向平行;所述辐射贴片21的长度为30mm,宽度为7mm;所述镂空槽214的长度为3mm,宽度为1.2mm。所述接地点213、所述第一馈电点211和所述第二馈电点212均位于所述辐射贴片21的同一长边边沿,且所述接地点212位于所述第一馈电点211与所述第二馈电点212之间;所述金属地板24与所述接地点213相接,所述馈电网络分别与所述第一馈电点211、所述第二馈电点212相接;所述第一微带层23设置有数目与所述镂空槽214数目匹配的第一微带231;所述第一微带231上设置有与所述馈电网络相接的第三馈电点;所述第一微带231的投影均落在所述镂空槽214内。所述辐射贴片21的长边中垂线为其轴对称线。所述第二介质层29位于所述反射板28与所述辐射贴片21之间;所述镂空槽214的投影均落在所述反射板28上。所述反射板28呈矩形,其长边与辐射贴片21的长边平行,其长边长度为20mm,其短边宽度为6.1mm;所述第二介质层29的厚度为2.5mm。
所述馈电网络设置有第一端口31、第二端口32、第三端口33、第二微带层26和功分器微带27;所述第二微带层26设置有第二微带261、第三微带262和第四微带263;所述第一端口31通过第二微带261与所述第一馈电点211连接,所述第二端口32通过第三微带262与所述第二馈电点212连接,所述第三端口33依次通过第四微带263、功分器微带27与所述第三馈电点连接;所述功分器微带27的馈电末端枝节的数目与所述第三馈电点的数目匹配;所述第四微带263位于所述第二微带261与第三微带262之间。
所述接地微带30位于所述金属地板24的边沿和所述辐射贴片21的边沿之间;所述辐射贴片21与所述金属地板24相互垂直;所述金属地板24通过所述接地微带30与所述接地点213连接,所述接地点213位于所述辐射贴片21的长边中间位置处;所述第三介质层25位于所述第二微带层26与金属地板24之间,且所述第三介质层25位于所述金属地板24的远离辐射贴片21的侧面上。所述功分器微带27为四功分器微带;所述功分器微带27与所述第一微带层23位于同一平面上;所述第一微带231为矩形微带,其长度方向与所述镂空槽214的长度方向平行;所述第一介质层22和所述第三介质层25由介质板构成,所述第二介质层29由介质板和/或空气构成。
一种终端,包括终端本体和四个集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体位于所述终端本体的边框上,且所述反射板28均位于所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的靠近所述终端本体的侧面上;所述金属地板24均在同一平面上且一体成型;所述第三介质层25均位于同一平面上且一体成型;所述反射板28的边沿到所述金属地板24的距离为1mm。相邻的两个集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体之间呈镜像对称。
将终端中的四个集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,分别,为第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体,共四个天线体。所述第一天线体中的sub-6GHz频段天线标为Ant1、Ant2,毫米波频段天线标为Ant3;所述第二天线体中的sub-6GHz频段天线标为Ant4、Ant5,毫米波频段天线标为Ant6;所述第三天线体中的sub-6GHz频段天线标为Ant7、Ant8,毫米波频段天线标为Ant9;所述第四天线体中的sub-6GHz频段天线标为Ant10、Ant11,毫米波频段天线标为Ant12。Ant1对应端口标为1,Ant2对应端口标为2,Ant3对应端口标为3,Ant4对应端口标为4,Ant5对应端口标为5,Ant6对应端口标为6,Ant7对应端口标为7,Ant8对应端口标为8,Ant9对应端口标为9,Ant10对应端口标为10,Ant11对应端口标为11,Ant12对应端口标为12,如图6所示,以标注端口的位置的方式指示其所连接的具体天线。
图10为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的sub-6GHz频段天线的反射系数和传输系数图。图11为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的毫米波频段天线的反射系数和传输系数图。由于相邻的两个集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体之间呈镜像对称。S11=S44=S77=S(10)(10),S22=S55=S88=S(11)(11),S33=S66=S99=S(12)(12)。
从图10中可以看出,sub-6GHz频段天线有两个谐振模式,实现的-6dB带宽可覆盖4.3-6GHz,相对带宽为33%,满足宽带通信的需求,而且从图10和图11中可以看出,所有天线单元(包括sub-6GHz天线和毫米波天线)之间的隔离度都高于10dB。该sub-6GHz频段天线的工作带宽并不限制于图10上所覆盖的频率,可以通过改变天线系统的尺寸使其能够覆盖在其他所需要的频段。终端中的四个天线体的sub-GHz频段天线的性能一样。
从图11中可以看出,毫米波天线有两个谐振模式,实现的-10dB带宽可覆盖26.5-31.5GHz,相对带宽为17%,而且从图10和图11中可以看出,所有天线单元(包括sub-6GHz天线和毫米波天线)之间的隔离度都高于14.5dB。该毫米波天线的工作带宽并不限制于图11上所覆盖的频率,可以通过改变天线系统的尺寸使其能够覆盖在其他所需要的频段。终端中的四个天线体的毫米波天线的性能一样。
图12为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的sub-6GHz频段天线的效率随频率变化曲线图。从图12中可以看出,终端中所有sub-6GHz频段天线的效率在工作带宽内均高于57%,满足通信要求。
图13为本发明的终端中第一天线体、第二天线体、第三天线体和第四天线体的毫米波频段天线的增益随频率变化曲线图。从图13中可以看出,终端中毫米波频段天线最高增益可达到12.1dBi,满足通信要求。
综上所述,本发明提供的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体及相应的终端,所述的共口径天线体中,在同一辐射贴片上集成了两个的5G的sub-6GHz频段天线和一个毫米波频段天线;三个天线均具有两个谐振模式;该共口径天线体结构简单、加工工艺简单、加工成本低;多个共口径天线应用于同一个终端中时,各个sub-GHz频段天线的性能一样,所有sub-6GHz频段天线的效率在工作带宽内均高于57%;各个毫米波频段天线的性能一样,毫米波频段天线最高增益可达到12.1dBi,满足通信要求。
此处第一、第二……只代表其名称的区分,不代表它们的重要程度和位置有什么不同。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,其特征在于,包括依次层叠的第一微带层、第一介质层和用于辐射sub-6GHz频段的矩形的辐射贴片,sub-6GHz频段的工作媒介波长为
Figure QLYQS_1
,毫米波频段的工作媒介波长为
Figure QLYQS_2
;所述辐射贴片的长度为A,宽度为B;
还包括金属地板和馈电网络;所述辐射贴片上设置有接地点、第一馈电点、第二馈电点和用于辐射毫米波频段的镂空槽,所述镂空槽为矩形槽,其长度方向与辐射贴片的长度方向平行,所述镂空槽的长度为C,宽度为D;其中,
Figure QLYQS_3
Figure QLYQS_4
Figure QLYQS_5
Figure QLYQS_6
所述镂空槽位于所述辐射贴片的中间部位,所述镂空槽至少设置有两个,且沿着辐射贴片的长度方向呈一字型排列;两相邻的镂空槽中心之间的距离为E,其中,
Figure QLYQS_7
;所述接地点、所述第一馈电点和所述第二馈电点均位于所述辐射贴片的同一长边边沿,且所述接地点位于所述第一馈电点与所述第二馈电点之间;
所述金属地板与所述接地点相接,所述馈电网络分别与所述第一馈电点、所述第二馈电点相接;所述第一微带层设置有数目与所述镂空槽数目匹配的第一微带;所述第一微带上设置有与所述馈电网络相接的第三馈电点;所述第一微带的投影均落在所述镂空槽内;
还包括第二介质层和反射板,所述第二介质层位于所述反射板与所述辐射贴片之间;所述镂空槽的投影均落在所述反射板上;
所述反射板呈矩形,其长边与辐射贴片的长边平行,其短边宽度为F;所述第二介质层的厚度为H,其中,
Figure QLYQS_8
Figure QLYQS_9
还包括第三介质层和接地微带;所述接地微带位于所述金属地板的边沿和所述辐射贴片的边沿之间;所述辐射贴片与所述金属地板相互垂直;所述金属地板通过所述接地微带与所述接地点连接,所述接地点位于所述辐射贴片的长边中间位置处;所述第三介质层位于第二微带层与金属地板之间,且所述第三介质层位于所述金属地板的远离辐射贴片的侧面上,所述第二微带层属于所述馈电网络。
2.如权利要求1所述的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,其特征在于,所述馈电网络设置有第一端口、第二端口、第三端口、第二微带层和功分器微带;所述第二微带层设置有第二微带、第三微带和第四微带;所述第一端口通过第二微带与所述第一馈电点连接,所述第二端口通过第三微带与所述第二馈电点连接,所述第三端口依次通过第四微带、功分器微带与所述第三馈电点连接;所述功分器微带的馈电末端枝节的数目与所述第三馈电点的数目匹配;所述第四微带位于所述第二微带与第三微带之间。
3.如权利要求2所述的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,其特征在于,所述镂空槽的数目为4,所述第三馈电点的数目为4,所述功分器微带为四功分器微带;所述功分器微带与所述第一微带层位于同一平面上;所述第一微带为矩形微带,其长度方向与所述镂空槽的长度方向平行;所述第一介质层和所述第三介质层由介质板构成,所述第二介质层由介质板和/或空气构成。
4.一种终端,其特征在于,包括终端本体和至少一个如权利要求3所述的集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体,所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体位于所述终端本体的边框上,且所述反射板均位于所述集成sub-6GHz频段和毫米波频段的共口径天线体的靠近所述终端本体的侧面上;所述金属地板均在同一平面上且一体成型;所述第三介质层均位于同一平面上且一体成型;所述反射板的边沿到所述金属地板的最小距离为h,其中,
Figure QLYQS_10
Figure QLYQS_11
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108321498A (zh) * 2018-02-06 2018-07-24 深圳市信维通信股份有限公司 5g mimo天线和毫米波天线阵并存的天线结构及手持设备
CN108736160A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种辐射方向图可重构的5g终端天线

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931122B (zh) * 2010-08-27 2013-04-03 电子科技大学 一种c/x双频段微带天线
CN106848602A (zh) * 2017-01-09 2017-06-13 重庆金美通信有限责任公司 一种双频段全向天线
US20190305415A1 (en) * 2018-03-28 2019-10-03 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Integrated multi-standard antenna system with dual function connected array
CN111129731B (zh) * 2020-02-10 2022-03-29 西安电子科技大学昆山创新研究院 一种新型双端口馈电四频段滤波双工天线
CN111987440B (zh) * 2020-07-29 2022-08-26 深圳大学 紧凑型自隔离宽带天线及移动终端

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108736160A (zh) * 2017-04-20 2018-11-02 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种辐射方向图可重构的5g终端天线
CN108321498A (zh) * 2018-02-06 2018-07-24 深圳市信维通信股份有限公司 5g mimo天线和毫米波天线阵并存的天线结构及手持设备

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