一种毫米波阵列和非毫米波一体化天线的制作方法

本实用新型属于通信技术领域，特别是涉及一种毫米波阵列和非毫米波一体化天线。

背景技术：

波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点，为下一代通信的主要频段。毫米波阵列天线是通过等幅同相等方式实现的平面或者立体的天线阵列。

第五代移动通信(5G)系统作为移动通信领域的下一个技术和标准发展的阶段，逐渐走入人们视野。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。而毫米波通信技术是5G通信中的关键技术，能够大幅提升通信速率、减少延时并提升系统容量。

毫米波通信中很重要的研究停留在毫米波天线的研究中，目前毫米波天线体积小，易于组阵的特点被广泛的研究和应用。毫米波天线阵列应用于手机终端时，能够实现很好的波束赋形。现有技术中有关毫米波阵列天线和移动终端的结合的方案比较少，并且在有限的方案中，还是将毫米波阵列天线和非毫米波天线分开放置，这种方案给后端的射频网络带来相当复杂的要求，射频网络要分成好几个链路，对射频器件的使用和链路损耗是成倍叠加的。

现有技术中专利号为201621122875.X，公开了一种电子设备，该方案中提到的毫米波阵列只能通过金属外壳的介质缝隙辐射，对于缝隙较小或是开缝位置特殊的金属外壳，会给终端内部的毫米波阵列的摆放和应用带来很大的影响。

因此，有必要提供一种新的毫米波阵列和非毫米波一体化天线来解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种毫米波阵列和非毫米波一体化天线，实现了非毫米波段和毫米波阵列的一体化集成，优化了阵列的馈电网络设计，节约成本。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种毫米波阵列和非毫米波一体化天线，其包括由金属材质制成的条状枝节、沿所述条状枝节阵列分布的若干毫米波天线，所述条状枝节的长度约为10mm，单个所述毫米波天线的宽度为0.5-1mm，相邻两个所述毫米波天线之间的距离小于1mm，所述条状枝节的端部垂直设置有第一连接件，所述第一连接件端部形成馈电点。

进一步的，所述非毫米波为PIFA形式天线、LOOP形式天线或单极子天线。

进一步的，所述条状枝节上设置有第二连接条，所述第二连接条垂直于所述条状枝节设置，所述第二连接条端部形成馈地点。

进一步的，所述条状枝节的中部还设置有第三连接条，所述第三连接条垂直于所述条状枝节设置，所述第二连接条位于所述第一连接件与所述第三连接条之间。

进一步的，所述条状枝节上平行设置有条状分枝节，所述条状分枝节通过所述第三连接条与所述条状枝节连通，所述条状分枝节上阵列分布有若干所述毫米波天线，与所述条状枝节上的所述毫米波天线形成多行多列的毫米波天线阵列。

进一步的，所述馈电点与所述馈地点之间的距离为5-8mm。

进一步的，所述第二连接条设置在所述条状枝节上相对与所述第一连接件所在端部的另一端部。

进一步的，所述条状枝节包括平行分布的第一枝节与第二枝节，所述第一枝节的端部设置有与所述第二枝节中部连通的第四连接条，所述第四连接条垂直于所述第一枝节和所述第二枝节设置。

进一步的，所述第一连接件设置在所述第二枝节的端部，所述第二枝节的另一端弯折设置有与所述第二枝节平行的低频枝节。

进一步的，所述毫米波天线设置在所述第一枝节上。

与现有技术相比，本实用新型一种毫米波阵列和非毫米波一体化天线的有益效果在于：使移动终端在集成毫米波阵列的同时，并不需要额外的设计单独的阵列，将阵列和非毫米波段天线进行设计成一个整体，不仅实现了非毫米波段和毫米波阵列的集成，同时没有用到功分器和移相器实现组阵，而是利用电磁波的在金属中传播的特性，适当选择阵元的摆放位置实现毫米波阵列和非毫米波天线的集成，优化了阵列的馈电网络设计，节约成本；巧妙的利用非毫米波天线结构中长度在10mm左右的枝节或带条，在其上集成毫米波阵列天线，实现了毫米波阵列与非毫米波天线的一体化设计。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型实施例二的结构示意图；

图3为本实用新型实施例三的结构示意图；

图中数字表示：

10、20、30毫米波阵列和非毫米波一体化天线；

1条状枝节，11第一连接件，12第二连接条，13第三连接条，14馈电点，15馈地点，16第四连接条；2毫米波天线；3条状分枝节；4第一枝节；5第二枝节；6低频枝节。

【具体实施方式】

实施例一：

传统的移动终端非毫米波天线的尺寸较大，根据电磁场理论，一般要满足语音通话的低频段(1GHz)以下时，非毫米波一定需要整体长度在 10mm左右的枝节或带条，这段长度的带条完全可以用于毫米波阵列天线的集成。

请参照图1，本实施例是PIFA形式的非毫米波天线与毫米波阵列的集成。本实施例为毫米波阵列和非毫米波一体化天线10，其包括由金属材质制成的条状枝节1、沿条状枝节1阵列分布的若干毫米波天线2。所述非毫米波天线为PIFA形式的非毫米波天线。

条状枝节1上的端部设置有第一连接件11、中部设置有第二连接条12与第三连接条13。第三连接条13、第二连接条12以及第一连接件11垂直于条状枝节1设置。第一连接件11端部形成馈电点14，第二连接条12端部形成馈地点15，条状枝节1的整体长度对应形成非毫米波波段的低频率段L1，其一端到第三连接条13之间的长度对应形成非毫米波波段的高频率段L2，条状枝节1在第二连接条12与第一连接件11之间部分形成金属枝节段L3。

条状枝节1上毫米波天线2的数量最优的为4个，毫米波天线2分布在高频率段L2这一段，条状枝节1上平行设置有条状分枝节3，条状分枝节3通过第三连接条13与条状枝节1连通。条状分枝节3上阵列分布有若干毫米波天线2。本实施例中，条状分枝节3设置有一条，在其他实施例中，条状分枝节3可设置多条，且每条上均阵列设置有毫米波天线2，从而形成1×4、2× 4、1×8、2×8等阵列的毫米波天线阵列。

本实施例中，毫米波天线2采用矩形单极子，其形状呈矩形条状结构，在其他实施例中，毫米波天线2可设计成L形，或采用微带、缝隙天线等。

为了适应毫米波波段的天线，且相邻两个毫米波天线2之间的距离会显着影响各个单元之间的耦合特性，对最后阵列的整体方向图和波束赋形(波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术，波束赋形通过调整天线阵列中每个阵元的加权系数产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益)效果产生影响，因此，本实施例中单个毫米波天线2的宽度为 0.5-1mm，相邻两个毫米波天线2之间的距离L4应小于1mm，这样能够保证毫米波天线2产生的辐射谐振频率在对应的毫米波波段。通过调节L4的距离，能够实现毫米波阵列方向图的优化，以达到天线的性能最佳状态。

馈电点14与馈地点15之间的距离为5-8mm，本实施例中整个天线系统共用一处馈电点14，适当选择馈电点和馈地点能够优化整个天线系统的匹配情况。天线系统在馈电点14馈电时，电磁波在L1和L2枝节上形成对应的较低频段和较高频段(非毫米波波段)谐振，电流在金属枝节L3内的传输过程中，电流的相位会根据金属枝节L3上的具体的点到馈电点的距离发生周期性变化，为此通过合理的设计毫米波天线2之间的距离(各个单元之间的距离可以不相等)能够实现我们需要的各单元之间的相位需求。另外由于金属没有损耗(或损耗很小)，电流在短距离内(1mm)传输时，电流的幅值变化不大，能够实现毫米波阵列等幅馈电。适当选择毫米波天线2在高频率段L2上的具体位置能够得到设定的合成毫米波阵列方向图。

本实施例毫米波阵列和非毫米波一体化天线的有益效果在于：使移动终端在集成毫米波阵列的同时，并不需要额外的设计单独的阵列，将阵列和非毫米波段天线进行设计成一个整体，不仅实现了非毫米波段和毫米波阵列的集成，同时没有用到功分器和移相器实现组阵，而是利用电磁波的在金属中传播的特性，适当选择阵元的摆放位置实现毫米波阵列和非毫米波天线的集成，优化了阵列的馈电网络设计，节约成本；巧妙的利用非毫米波天线结构中长度在10mm左右的枝节或带条，在其上集成毫米波阵列天线，实现了毫米波阵列与非毫米波天线的一体化设计。

实施例二：

请参照图2，本实施例是LOOP形式的非毫米波天线与毫米波阵列的集成，本实施例为毫米波阵列和非毫米波一体化天线20，其包括由金属材质制成的条状枝节1、沿条状枝节1阵列分布的若干毫米波天线2。所述非毫米波天线为LOOP形式的非毫米波天线。条状枝节1的两个端部分别设置有第一连接件11与第二连接条12，第一连接件11与第二连接条12垂直于条状枝节1设置。毫米波天线2形成1×8的毫米波阵列天线。毫米波天线2为条状结构，且宽度为0.5-1mm，相邻两个毫米波天线2之间的距离L4小于1mm。第一连接件11端部形成馈电点14，第二连接条12端部形成馈地点15。

实施例三：

请参照图3，本实施例是单极子天线与毫米波阵列的集成，本实施例为毫米波阵列和非毫米波一体化天线30，其包括由金属材质制成的条状枝节 1、沿条状枝节1阵列分布的若干毫米波天线2。所述非毫米波天线为单极子天线。条状枝节1包括平行分布的第一枝节4与第二枝节5，第一枝节4的端部设置有与第二枝节5中部连通的第四连接条16。第二枝节5的一端部设置有第一连接件11，第一连接件11端部形成馈电点14；第二枝节5的另一端弯折设置有与第二枝节5平行的低频枝节6。毫米波天线2设置在第一枝节4上。

第一连接件11、第四连接条16垂直于第二枝节5设置。毫米波天线2形成1×4的毫米波阵列天线。毫米波天线2为条状结构，且宽度为0.5-1mm，相邻两个毫米波天线2之间的距离小于1mm。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。