一种大频率比宽双频5G天线

本申请涉及天线领域，尤其涉及一种大频率比宽双频5g天线。

背景技术：

1、微波波段的频谱资源日渐紧张，并且带宽有限，这限制了传输速率。毫米波有着比微波更高的绝对带宽，可提供更宽的信道带宽和更高的传输速率。目前5g的研发已经设计毫米波，我国也采取了微波和毫米波兼顾的频谱分配策略。因此，未来的通信系统必须同时覆盖微波和毫米波段。这就要求通信系统中的部件需要较大的频率比，比如天线。

2、传统的实现大频率比双频天线的方法是设计两个不同波段的天线，然后垂直或水平方式将两跨度较大波段的天线组合在一起。但是这种方法增加了天线在通信系统中的尺寸，制造成本也相应的增加。

3、近年来共享孔径天线被提出来解决这一问题。共享孔径天线通过将低频段天线的局部区域复用作高波段天线，因此通过这种方式设计的天线不会占用额外的空间，进而达到天线高集成度的目的。

4、一种结构紧凑的大频率比天线(y.-x.sun,k.w.leungandk.lu,“compactdualmicrowave/millimeter-waveplanar shared-apertureantennaforvehicle-to-vehicle/5gcommunications,”ieeetransactio nsonvehiculartechnology,vol.70,no.5,pp.5071-5076,may2021.)被设计出来用来覆盖5.9ghz车对车通信频段和28ghz5g频段。上述文献设计的天线由三层介质板构成，其中底层的介质板为馈电层，在馈电层的上方打印微带线用以激发馈电探针。在其他两层介质板上打造两个垂直矩形金属孔构成微波段磁电偶极子天线的磁偶极子，在矩形金属孔的两侧引入两个平行金属板作为电偶极子。通过调整两个磁偶极子之间的间距来形成平行板谐振腔，进而构成毫米波平行板谐振天线。磁电偶极子天线通过一个折叠探针来激发，平行板谐振天线则通过一对差分馈电的l型探针来馈电。该天线在低频段实现了41％(5.30-8.08ghz)的带宽，但平行板谐振天线的高q值导致高频段的带宽只有6％

5、(27.15-29.02ghz)。这使得天线在具有一定的局限性，比如无法覆盖5gn257频带(26.5-29.5ghz)。为了使大频率比天线的两个频带均实现宽带，一种中心刻有凹槽的介质谐振器(dra)天线被提出(l.y.fengandk.w.leung,“widebanddual-frequencyantennawithlargefrequency ratio,”ieeetrans.antennaspropag.,vol.67,no.3,pp.1981-1986,mar.2019.)，并在凹槽的周围附一层铜贴纸形成毫米波段法布里珀罗谐振天线(fpra)，覆盖了2.4/24ghzism频段。低频段的dra通过合并te111x模式和te113x模式，获得了38.24％的带宽。高频段的fpra则通过同时激发两个l探针模式和fpra模式得到了16.18％的带宽。但dra上的矩形槽会产生强烈的交叉极化场，进而影响dra的辐射性能。另外，形成fpra金属板的铜贴纸由于制造工艺问题容易从dra的表面脱落，也会影响天线稳定的辐射性能。

技术实现思路

1、本申请的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种大频率比宽双频5g天线。

2、本申请提供一种大频率比宽双频5g天线，包括：主体天线、折叠探针和馈电基板；

3、所述主体天线包括底面，所述底面的中心设置有矩形槽，所述矩形槽中设置有wr-34波导，在所述底面上设置有两个倾斜板的电偶极子组成的敞口状结构，在两个所述倾斜板电偶极子上边缘分别设置平面状磁偶极子；

4、所述折叠探针为两个，分别设置在所述倾斜板电偶极子两侧，由所述倾斜板电偶极子和所述折叠探针组成方形喇叭状结构；

5、所述馈电基板设置在所述底面上表面，包括介质板以及所述介质板上印刷的微带线。

6、可选的，所述折叠探针包括l型的主条带，所述主条带上设置有多个l型的分支结构。

7、可选的，所述主条带和所述分支机构的厚度为0.5mm。

8、可选的，所述底面的中心设置有矩形槽，所述矩形槽中设置有波导。

9、可选的，所述折叠探针通过螺栓固定在所述倾斜板偶极子上。

10、可选的，所述微带线的一端设置馈电孔，使用sma进行馈电。

11、可选的，所述介质板的材料为taconicrf-60，厚度为0.64mm。

12、可选的，所述sma与50欧姆0.85mm的微带线相连，然后通过两段四分之一波长的0.44mm转换线分别与相位相差180°的50欧姆微带线相连，最后连接到所述折叠探针。

13、可选的，所述底面的长度和宽度分别为lg＝150mm和wg＝150mm。

14、可选的，所述折叠探针与所述磁偶极子的间距为d＝1.2mm。

15、本申请的优点和有益效果：

16、本申请提供一种大频率比宽双频5g天线，包括：主体天线、折叠探针和馈电基板；所述主体天线包括底面，所述底面的中心设置有矩形槽，所述矩形槽中设置有wr-34波导，在所述底面上设置有两个倾斜板的电偶极子组成的敞口状结构，在两个所述倾斜板电偶极子上边缘分别设置平面状磁偶极子；所述折叠探针为两个，分别设置在所述倾斜板电偶极子两侧，由所述倾斜板电偶极子和所述折叠探针组成方形喇叭状结构；所述馈电基板设置在所述底面上表面，包括介质板以及所述介质板上印刷的微带线。本申请可以在保持两个频段高隔离度的同时提高毫米波段天线的增益。其馈电方式为一对差分馈电的折叠多支节探针，其中差分馈电消除了磁电偶极子方向图的不对称性，在主探针基础上设计的两个分支可以将倾斜面喇叭天线从侧方泄露的波限制在辐射区域内，进而提高倾斜面喇叭天线的增益。

技术特征：

1.一种大频率比宽双频5g天线，其特征在于，包括：主体天线、折叠探针和馈电基板；

2.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述折叠探针包括l型的主条带，所述主条带上设置有多个l型的分支结构。

3.根据权利要求2所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述主条带和所述分支结构的厚度为0.5mm。

4.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述底面的中心设置有矩形槽，所述矩形槽中设置有波导。

5.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述折叠探针通过螺栓固定在所述倾斜板偶极子上。

6.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述微带线的一端设置馈电孔，使用sma进行馈电。

7.根据权利要求6所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述介质板的材料为taconicrf-60，厚度为0.64mm。

8.根据权利要求6所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述sma与50欧姆0.85mm的微带线相连，然后通过两段四分之一波长的0.44mm转换线分别与相位相差180°的50欧姆微带线相连，最后连接到所述折叠探针。

9.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述底面的长度和宽度分别为lg=150mm和wg=150mm。

10.根据权利要求1所述大频率比宽双频5g天线，其特征在于，所述折叠探针与所述磁偶极子的间距为d=1.2mm。

技术总结
本申请提供一种大频率比宽双频5G天线，包括：主体天线、折叠探针和馈电基板；所述主体天线包括底面，所述底面的中心设置有矩形槽，所述矩形槽中设置有WR‑34波导，在所述底面上设置有两个倾斜板的电偶极子组成的敞口状结构，在两个所述倾斜板电偶极子上边缘分别设置平面状磁偶极子；所述折叠探针为两个，分别设置在所述倾斜板电偶极子两侧，由所述倾斜板电偶极子和所述折叠探针组成方形喇叭状结构；所述馈电基板设置在所述底面上表面，包括介质板以及所述介质板上印刷的微带线。本申请在保持两个频段高隔离度的同时提高毫米波段天线的增益，主探针基础上设计的分支将倾斜面喇叭天线从侧方泄露的波限制在辐射区域内，进而提高倾斜面喇叭天线的增益。

技术研发人员：冯立营,郝佳宁,刘颖,姬五胜
受保护的技术使用者：天津职业技术师范大学（中国职业培训指导教师进修中心）
技术研发日：20230217
技术公布日：2024/1/14