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1. WO2021057072 - 5G HIGH-FREQUENCY-RATIO ANTENNA WITH HIGH HARMONIC SUPPRESSION

Document

说明书

发明名称

技术领域

0001  

背景技术

0002   0003  

发明概述

技术问题

0004  

技术解决方案

0005   0006  

有益效果

0007   0008   0009   0010   0011   0012  

附图说明

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022  

本发明的实施方式

0023   0024   0025   0026   0027   0028  

权利要求书

1   2  

附图

页1 

说明书

发明名称 : 一种具有高谐波抑制的 5G 大频率比天线

技术领域

技术领域

[0001]
本发明涉及无线通信的技术领域,尤其是指一种具有高谐波抑制的5G大频率比天线。

背景技术

背景技术

[0002]
无线通信技术的迅速发展,使得各种电子设备都在朝着小型化、多功能方向发展,而天线作为无线通信技术桥梁和空中接口,也必然朝着这个方向发展。传统的单频天线频段单一,并且不具备谐波抑制的功能,使得射频前端通常需要加入滤波器达到实用要求;于是拥有谐波抑制的双频天线得到了发展。但是一般的微波段双频天线无法满足快速发展的毫米波技术。因此,大频率比双频天线的研究成为一个重要的课题。
[0003]
随着宽带通信网络技术的发展,尤其是5G通信过程的快速发展,应用于毫米波频段是发展趋势。不过,现在双频大频率比天线不具有谐波抑制的特性。这对于天线的推广利用不太理想。

发明概述

技术问题

[0004]
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足,提出了一种具有高谐波抑制的5G大频率比天线,该天线结构紧凑,实现了结构复用,可应用于微波段4.8GHz~5GHz和毫米波段26GHz/28GHz范围内的5G无线通讯系统中。

技术解决方案

[0005]
为实现上述目的,本发明所提供的技术方案为:一种具有高谐波抑制的5G大频率比天线,包括第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、毫米波贴片阵列、短路柱、微带连接线、金属地板、哑铃形缝隙、T形枝节、寄生贴片、馈电线和两对不同长度的开路线;所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板叠置在一起,该第二介质基板位于第一介质基板和第三介质基板之间,用于隔开第一介质基板和第三介质基板;所述毫米波贴片阵列设在第一介质基板的上表面;所述微带连接线设在第一介质基板的下表面;所述短路柱的数量与毫米波贴片阵列中的毫米波贴片数量相一致,且一个短路柱对应一个毫米波贴片,所述短路柱穿过第一介质基板将毫米波贴片阵列与微带连接线相连;所述金属地板设在第三介质基板的上表面,所述哑铃形缝隙从金属地板上刻蚀得到,其中该哑铃形缝隙在微波频段能够作为辐射结构使用,而在毫米波频段能够作为馈电结构使用;所述T形枝节和哑铃形缝隙相连;所述寄生贴片有两个分别设在哑铃形缝隙两端的槽缝中;所述馈电线和两对不同长度的开路线、分别设在第三介质基板的下表面,且在该馈电线的左右两侧对称分布有一个短的开路线和一个长的开路线,该短的开路线和长的开路线与馈电线彼此平行,该短的开路线位于长的开路线和馈电线之间,所述毫米波贴片阵列以馈电线为对称轴分成两部分呈左右镜像对称,所述哑铃形缝隙与馈电线相互垂直,且该哑铃形缝隙的两端、两个寄生贴片及T形枝节的横向部分均以馈电线为对称轴呈左右镜像对称。
[0006]
进一步,所述毫米波贴片的数量为4的n次方,n是不为0的自然数。

有益效果

[0007]
本发明与现有技术相比,具有如下优点与有益效果:
[0008]
1、本发明天线不需要复杂的滤波器结构,实现了较好的谐波抑制特性。
[0009]
2、本发明天线的哑铃形缝隙在微波频段作为辐射结构,而在毫米波频段作为馈电结构,实现了结构的复用。
[0010]
3、本发明天线不需要复杂的隔离微波信号的结构,可以实现在微波和毫米波频段的辐射特性。
[0011]
4、本发明天线从输入端口回波损耗的仿真结果表明,其频带能够同时满足微波段4.8GHz~5GHz和毫米波段26GHz/28GHz范围内的5G无线通讯系统中。
[0012]
5、本发明天线具有低剖面,结构紧凑的优点,适合工程应用,解决了现有技术的一些大频率比天线结构复杂、体积大、带宽窄的问题。

附图说明

[0013]
图1为本发明实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线透视图。
[0014]
图2为本发明实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线的正视图。
[0015]
图3为本发明实施例的第一介质基板的俯视图。
[0016]
图4为本发明实施例的第一介质基板的仰视图。
[0017]
图5为本发明实施例的第二介质基板的透视图。
[0018]
图6为本发明实施例的第三介质基板的俯视图。
[0019]
图7为本发明实施例的第三介质基板的仰视图。
[0020]
图8为本发明实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线|S 11|和增益(Gain)参数的仿真结果曲线图,黑色实线为|S 11|仿真曲线,灰色虚线为增益仿真曲线。
[0021]
图9为本发明实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线在微波段5GHz的主平面辐射方向图。
[0022]
图10为本发明实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线在毫米波段26.5GHz的主平面辐射方向图。

本发明的实施方式

[0023]
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0024]
如图1至图7所示,本实施例所提供的具有高谐波抑制的5G大频率比天线,包括第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3、毫米波贴片阵列、短路柱9、微带连接线8、金属地板7、哑铃形缝隙12、T形枝节13、寄生贴片11、馈电线6和两对不同长度的开路线4、5;所述第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3叠置在一起,该第二介质基板2位于第一介质基板1和第三介质基板3之间,用于隔开第一介质基板1和第三介质基板3;所述毫米波贴片阵列设在第一介质基板1的上表面,由4的n次方个毫米波贴片10组成,n是不为0的自然数,而在本实施例所述毫米波贴片10有八个,图中该八个毫米波贴片10分为左右对称的两排,即四个为一排;所述微带连接线8有一对(即两条)设在第一介质基板1的下表面;所述短路柱9的数量应与毫米波贴片阵列中的毫米波贴片10数量相一致,且一个短路柱9对应一个毫米波贴片10,由于在本实施例有八个毫米波贴片10,所以短路柱9也有八个,该八个短路柱9穿过第一介质基板1将八个毫米波贴片10与一对微带连接线8相连,具体是一排毫米波贴片连接一条微带连接线8;所述金属地板7设在第三介质基板3的上表面,所述哑铃形缝隙12从金属地板7上刻蚀得到,其中该哑铃形缝隙12在微波频段能够作为辐射结构使用,而在毫米波频段能够作为馈电结构使用;所述T形枝节13和哑铃形缝隙12相连;所述寄生贴片11有两个分别设在哑铃形缝隙12两端的槽缝中;所述馈电线6和两对不同长度的开路线4、5分别设在第三介质基板3的下表面,且在该馈电线6的左右两侧对称分布有一个短的开路线5和一个长的开路线4,该短的开路线5和长的开路线4与馈电线6彼此平行,该短的开路线5位于长的开路线4和馈电线6之间,上述两排毫米波贴片以馈电线6为对称轴呈左右镜像对称,所述哑铃形缝隙12与馈电线6相互垂直,且该哑铃形缝隙12的两端、两个寄生贴片11及T形枝节13的横向部分均以馈电线6为对称轴呈左右镜像对称。
[0025]
调整本实施例上述具有高谐波抑制的5G大频率比天线各部分的尺寸参数后,通过计算和电磁场仿真,对本实施例的5G大频率比天线进行了验证仿真,如图8所示,给出了该天线在3GHz~29GHz频率范围内的|S 11|(输入端口回波损耗)和增益(Gain)参数仿真结果的曲线,图中有两条曲线,黑色实线为|S 11|仿真参数,灰色虚线为增益仿真参数;可以看到,在4.4GHz~5.46GHz频段范围内,实线曲线的值小于-10dB,虚线值在3.2~4dB范围内;在25.3GHz~28.5GHz频段范围内,实线曲线的值小于-10dB,虚线值在13.65~15.56dB范围内,仿真结果表明本实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线具有较宽的带宽,性能良好,同时抑制了6GHz~23GHz内的频段,能够满足应用于4.8GHz~5GHz和26GHz/28GHz的范围内的5G无线通讯系统应用的要求。
[0026]
本实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线HFSS仿真的模型在5GHz时的辐射方向图参见图9所示。本实施例的具有高谐波抑制的5G大频率比天线HFSS仿真的模型在26.5GHz时的辐射方向图参见图10所示。
[0027]
上述实施例中,所述第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3采用FR-4、聚酰亚胺、聚四氟乙烯玻璃布和共烧陶瓷任意一种材料构成;所述金属地板7、一对寄生贴片11、馈电线6,一对微带连接线8,两对开路线4、5,毫米波贴片10采用的金属为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种,或为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。
[0028]
以上所述,仅为本发明专利较佳的实施例,但本发明专利的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内,根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都属于本发明专利的保护范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种具有高谐波抑制的5G大频率比天线,其特征在于:包括第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、毫米波贴片阵列、短路柱、微带连接线、金属地板、哑铃形缝隙、T形枝节、寄生贴片、馈电线和两对不同长度的开路线;所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板叠置在一起,该第二介质基板位于第一介质基板和第三介质基板之间,用于隔开第一介质基板和第三介质基板;所述毫米波贴片阵列设在第一介质基板的上表面;所述微带连接线设在第一介质基板的下表面;所述短路柱的数量与毫米波贴片阵列中的毫米波贴片数量相一致,且一个短路柱对应一个毫米波贴片,所述短路柱穿过第一介质基板将毫米波贴片阵列与微带连接线相连;所述金属地板设在第三介质基板的上表面,所述哑铃形缝隙从金属地板上刻蚀得到,其中该哑铃形缝隙在微波频段能够作为辐射结构使用,而在毫米波频段能够作为馈电结构使用;所述T形枝节和哑铃形缝隙相连;所述寄生贴片有两个分别设在哑铃形缝隙两端的槽缝中;所述馈电线和两对不同长度的开路线、分别设在第三介质基板的下表面,且在该馈电线的左右两侧对称分布有一个短的开路线和一个长的开路线,该短的开路线和长的开路线与馈电线彼此平行,该短的开路线位于长的开路线和馈电线之间,所述毫米波贴片阵列以馈电线为对称轴分成两部分呈左右镜像对称,所述哑铃形缝隙与馈电线相互垂直,且该哑铃形缝隙的两端、两个寄生贴片及T形枝节的横向部分均以馈电线为对称轴呈左右镜像对称。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的一种具有高谐波抑制的5G大频率比天线,其特征在于:所述毫米波贴片的数量为4的n次方,n是不为0的自然数。

附图