一种适用于5G毫米波通信系统的手机天线的制作方法

本发明属于手机天线的技术领域，具体涉及一种适用于5g毫米波通信系统的手机天线，尤其涉及到可应用于28ghz与38ghz毫米波系统的第五代移动通信系统的手机天线。

背景技术：

随着无线通信系统的飞速发展，数据流量的极具爆发，使得目前第四代移动通信网络正在朝着五代移动通信网络(5g)演进，因此5g已经成为当今研究的热点。如，物联网、车联网、多输入多输出等技术领域已经开始了与5g通信系统融合，这将使得数以亿计的手机可以接入5g网络这个平台中，在未来的生活中智能电网、智能医疗、智能交通等应用将依赖5g系统的大数据信息从而变得更加智能。

由于手机终端预留给天线设计的空间越来越小，这导致了手机天线不断的朝紧凑型结构的方向演进。在移动通信系统中，诸如平面倒f结构的传统手机天线逐渐被其它结构所替代。环形天线由于有着较宽的带宽、低剖面的结构、较好的辐射性能因此可以成为第五代移动通信系统手机天线的替代者。

由于目前使用的无线频谱资源多数已经用于了第三代和第四代通信系统，可供5g系统的频谱资源有限，无法满足5g通信协议标准规定的极高速的数据下载速率，所以5g通信系统将会使用28-300ghz的毫米波频段资源，此时电磁波由厘米波而转向波长更短的毫米波，所以28-300ghz频谱除了资源更加丰富这一优势外，它的波长更短也更有利于在狭小的手机内部空间中设计天线。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工作在毫米波通信频段的28ghz和38ghz双频段5g手机天线。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种适用于5g毫米波通信系统的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，两排天线阵列由一条连接线连接，连接线上设有一个同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电；所述手机天线设于手机基板上层的右上角，手机基板下层为地平面，地平面左上角与右下角保留两块净空区。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的天线单元的内边边长为3.6mm，宽度为0.2mm；传输线线长为3.4mm，宽度为0.2mm，传输线间的间隙尺寸为0.2mm；连接线线长为3.3mm，宽度为0.6mm。

上述的同轴连接器长2.92mm。

上述的手机天线整体尺寸为39.82mm×15.55mm。

上述的净空区的尺寸分别为28mm×12mm和40mm×10mm。

上述的手机基板的大小为136mm×68.8mm×0.813mm，即为5.5英寸手机电路基板的尺寸大小。

上述的净空区放置其它网络制式的天线。

上述的其它网络制式的天线为gps、lte或wwan天线。

上述的手机天线及手机基板选用介电常数为3.55，电损耗正切为0.0027的rogers4003c板材。

本发明具有以下有益效果：

第一：该天线的尺寸仅为39.82mm×15.55mm，尺寸较小，解决了手机内部预留给天线设计空间不足的问题。

第二：相比于以往所研究的4g通信系统手机天线，本天线结构设计简单，同时是一种新颖的面向第五代移动通信系统的手机天线。

第三：使用菱形环形天线单元组阵，具有频带覆盖宽、天线增益高以及天线低剖面等优点，满足了毫米波频段的第五代移动通信系统的频段要求。

附图说明

图1是本发明连同手机基板的整体示意图；

图2是本发明的详细结构图；

图3是本发明在28ghz以及38ghz频带的回波损耗图；

图4是本发明在28ghz以及38ghz频带的增益与辐射效率图；

图5是本发明在xoz面方向图；

图6是本发明在yoz面方向图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

参见图1，本发明的一种适用于5g毫米波通信系统的手机天线，其整体尺寸为39.82mm×15.55mm，被放置于手机基板上层的右上角的位置，手机基板的大小为136mm×68.8mm×0.813mm，选用介电常数为3.55，电损耗正切为0.0027的rogers4003c板材，该基板尺寸即为5.5英寸手机电路基板的尺寸大小。手机基板下层为地平面，并在地平面左上角与右下角保留了两块净空区，净空区的大小分别为28mm×12mm、40mm×10mm，两块净空区可以在必要的时候放置其它网络制式的天线例如：gps/lte/wwan等天线。

参见图2，本发明的一种适用于5g毫米波通信系统的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成，环形单元的内边边长l1为3.6mm，宽度w1为0.2mm；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，传输线的线长l2为3.4mm，宽度w2为0.2mm；两排天线阵列由一条连接线连接，连接线的长l3为3.3mm，宽度w3为0.6mm，连接线间的间隙gap尺寸为0.2mm；连接线上设有一个2.92mm长的同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电。

图3是本发明在28ghz以及38ghz频带的回波损耗图，图3中可以看出本发明能很好的覆盖27-30ghz以及34-40ghz，极大的满足了毫米波通信5g的频段要求。

图4是本发明在28ghz以及38ghz频带的增益与辐射效率图，从图4中可得，28ghz频段增益变化范围16.68-20.56dbi，38ghz频段增益变化范围6.0-8.44dbi，两频段辐射效率均大于90%。

图5和图6分别为本发明在28ghz与38ghz频点的xoz和yoz平面的方向图，测试表明本发明的手机天线具有良好的方向性性能。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种适用于5G毫米波通信系统的手机天线，由两排平行的天线阵列组成，每排天线由五个尺寸相同的菱形环形天线单元构成；每排的天线单元顶点之间由两条平行的传输线连接，两排天线阵列由一条连接线连接，连接线上设有一个同轴连接器，同轴连接器给手机天线进行相应的馈电；手机天线设于手机基板上层的右上角，手机基板下层为地平面，地平面左上角与右下角保留两块净空区。本发明使用菱形环形天线单元组阵，具有频带覆盖宽、天线增益高以及天线低剖面等优点，满足了毫米波频段的第五代移动通信系统的频段要求，相比于以往所研究的4G通信系统手机天线，本发明结构设计简单、尺寸较小，解决了手机内部预留给天线设计空间不足的问题。

技术研发人员：杨凌升;陆峥岩;程铋峪;薛秋蓓;费洁;沙浩冬
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2018.11.13
技术公布日：2019.02.01