一种5G天线及终端

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种5G天线及终端。

背景技术

随着自动驾驶和物联网技术的发展，人们对车载通信的性能需求也在不断提高，这就对天线设计提出了新的挑战。

传统的5G天线通常需增大尺寸以获得较好的电性能，增大尺寸虽可提高性能，但不利于车载的布局及安装。并且，现有5G天线存在不能全频段覆盖的问题，以至对通信的可靠性造成了一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种5G天线及终端，用于提高天线的电性能，且具有体积小、覆盖5G频段全面的优点。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种5G天线，包括：

基板，所述基板的一面分别设置有导电区域和净空区域；

天线单元，所述天线单元包括第一辐射部、第二辐射部和第三辐射部，所述第一辐射部、所述第二辐射部和所述第三辐射部依次连接，以形成倒“凵”字形结构，所述第一辐射部上设置有馈电部，所述馈电部连接所述导电区域，所述第二辐射部上设置有多个不同朝向的开口，所述第三辐射部至少部分连接所述净空区域。

在一个可选的方案中，所述第二辐射部包括相对的第一侧边和第三侧边、相对的第二侧边和第四侧边；

所述第一辐射部包括相对的上侧边和下侧边，所述第一辐射部的下侧边的两侧分别设置有第一弧形角和第二弧形角，所述第一弧形角的半径小于所述第二弧形角的半径，所述第一辐射部的上侧边连接所述第二辐射部的部分第一侧边；

所述第二辐射部上的多个开口包括第一开口、第二开口和第三开口，所述第一开口设置在所述第一侧边并向内延伸，所述第一开口位于所述第二侧边和所述第四侧边之间，所述第二开口设置在所述第二侧边并向内延伸，所述第二开口位于所述第一侧边和所述第三侧边之间，所述第三开口设置在所述第四侧边并向内延伸，所述第三开口紧邻所述第三侧边；

所述第三辐射部包括相连的竖向部和平行部，所述竖向部包括相对的上侧边和下侧边，所述竖向部的上侧边连接所述第二辐射部的部分第三侧边，所述竖向部的下侧边连接所述平行部，所述平行部设置在所述净空区域并与所述导电区域之间留有间距。

在一个可选的方案中，所述第一辐射部的上侧边和下侧边长度为27-32mm，所述第一辐射部的上侧边与下侧边的间距为26-30mm；

所述第二辐射部的第一侧边和第三侧边的长度为48-52mm，所述第二辐射部的第二侧边和第四侧边的长度为49-53mm；

所述第三辐射部的竖向部呈矩形结构，所述第三辐射部的竖向部的上侧边和下侧边长度为48-52mm，所述第三辐射部的竖向部的上侧边与下侧边的间距为26-30mm；

所述第三辐射部的平行部呈矩形结构并平行于所述基板的一面，所述第三辐射部的平行部与所述第三辐射部的竖向部相连的侧边长度为48-52mm，所述第三辐射部的平行部的宽度为4-6mm。

在一个可选的方案中，所述5G天线还包括短路枝节，所述短路枝节连接所述第二辐射部并向下延伸至导电区域。

在一个可选的方案中，所述短路枝节设置在所述第二辐射部的第四侧边靠近第一侧边的位置，所述短路枝节为矩形结构，所述短路枝节的长度为26-30mm，宽度为5-7mm。

在一个可选的方案中，所述基板沿长度方向具有相对的第一端和第二端；

所述5G天线还包括缝隙，所述缝隙设置在所述导电区域靠近所述基板的第一端的位置。

在一个可选的方案中，所述缝隙的长度为43-47mm，宽度为1-3mm，所述缝隙到所述基板的第一端的间距为24-28mm。

在一个可选的方案中，所述基板为长方体结构，所述基板的长度为138-142mm，宽度为48-52mm，高度为1mm，所述基板沿长度方向具有相对的第一端和第二端；

所述基板的导电区域为矩形结构并自所述基板的第一端向第二端延伸，所述导电区域的长度为118-122mm，宽度为48-52mm；

所述基板的净空区域为矩形结构并自所述基板的第二端向第一端延伸，所述净空区域的长度为18-22mm，宽度为48-52mm。

在一个可选的方案中，所述5G天线能够覆盖617-960MHz和1710-7125MHz的5G频段。

一种终端，该终端设置有如上述任一项所述的5G天线。

与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：该5G天线支持5G全频段，即617-960MHz和1710-7125MHz，工作频段灵活且天线整体的体积小、天线电性能好。

附图说明

图1是本发明实施例的5G天线的结构示意图。

图2是本发明实施例的天线单元的结构示意图。

图3是本发明实施例的5G天线在频率900MHz时的3D辐射方向图。

图4是本发明实施例的5G天线在频率3GHz时的3D辐射方向图。

图5是本发明实施例的5G天线在频率5GHz时的3D辐射方向图。

图6是本发明实施例的5G天线在频率6GHz时的3D辐射方向图。

图7是本发明实施例的5G天线在频率7GHz时的3D辐射方向图。

图8是本发明实施例的5G天线的电压驻波比的测试结果图。

图9是本发明实施例的5G天线的回波损耗的测试结果图。

图10是本发明实施例的5G天线的阻抗的测试结果图。

图11是5G天线的第一辐射部未设置第一弧形角和第二弧形角时的电压驻波比的测试结果图。

图12是5G天线的第二辐射部未设置多个不同朝向的开口时的电压驻波比的测试结果图。

图13是5G天线未设置短路枝节时的电压驻波比的测试结果图。

图14是5G天线未设置缝隙5时的电压驻波比的测试结果图。

图中：1、基板；11、第一端；12、第二端；2、天线单元；21、第一辐射部；211、第一弧形角；212、第二弧形角；22、第二辐射部；221、第一开口；222、第二开口；223、第三开口；23、第三辐射部；231、竖向部；232、平行部；24、馈电部；25、短路枝节；3、导电区域；4、净空区域；5、缝隙。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。

本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。

参见图1图和图2所示，本发明提供了一种5G天线，包括：基板1和天线单元2。

基板1采用FR44材料制成，其介电常数为4.2、损耗角正切0.02，基板1的形状可以是圆形、多边形等规则形状或者是其他异形形状，具体地，基板1为长方体结构，所述基板1沿长度方向具有相对的第一端11和第二端12。

所述基板1的一面分别设置有导电区域3和净空区域4。导电区域3作为天线的参考地，一般由铜材附于基板1上形成，具体地，导电区域3为矩形结构并自所述基板1的第一端11向第二端12延伸。净空区域4可使金属远离天线本体，起金属屏蔽的作用，同时也可以通过改变净空区的大小改变谐振频率，具体地，净空区域4为矩形结构并自所述基板1的第二端12向第一端11延伸，净空区域4不设置导电材料。

所述天线单元2包括第一辐射部21、第二辐射部22和第三辐射部23，所述第一辐射部21、所述第二辐射部22和所述第三辐射部23依次连接，可以采用金属冲压的方式，形成倒“凵”字形结构，此结构在不减小天线的有效辐射面积的同时，通过弯折第一辐射部21和第三辐射部23能够充分利用空间，使天线单元2体积实现了小型化。

第一辐射部21的包括相对的上侧边和下侧边，第一辐射部21向下延伸，并且第一辐射部21的上侧边连接第二辐射部22的部分第一侧边。第一辐射部21的形状及尺寸对天线的高频影响比较大，尤其是第一辐射部21底部靠近基板1的部分，因此，通过在第一辐射部21的下侧边的两侧分别设置第一弧形角211和第二弧形角212，使第一弧形角211的半径小于第二弧形角212的半径，能有效改善天线的高频性能，第一弧形角211靠近第二辐射部22的第四侧边，第二弧形角212靠近第二辐射部22的第二侧边。参见图11所示，图11是5G天线的第一辐射部21未设置第一弧形角211和第二弧形角212时的电压驻波比的测试结果图，从图中可知，第一辐射部21未设置第一弧形角211和第二弧形角212后，5G天线的高频部分电压驻波比升高变差。

此外，第一辐射部21上设置有馈电部24，具体地，馈电部24位于第一辐射部21的下侧边靠近第一弧形角211的位置，馈电部24连接所述导电区域3，实现天线单元2与导电区域3的电性连通。

第二辐射部22包括相对的第一侧边和第三侧边、相对的第二侧边和第四侧边，所述第二辐射部22上设置有多个不同朝向的开口。具体地，第二辐射部22上的多个开口包括第一开口221、第二开口222和第三开口223，所述第一开口221设置在所述第一侧边并向内延伸，所述第一开口221位于所述第二侧边和所述第四侧边之间，第一开口221呈类L形，且长段向第二侧边方向延伸，短段连接第一侧边。所述第二开口222设置在所述第二侧边并向内延伸，所述第二开口222位于所述第一侧边和所述第三侧边之间，第二开口222为L形，第二开口222包括相连的第一延伸口和第二延伸口，第一延伸口自第二辐射部22的第二侧边和第四侧边的连线方向延伸，第二延伸口自第二辐射部22的第一侧边和第三侧边的连线方向延伸。所述第三开口223设置在所述第四侧边并向内延伸，所述第三开口223紧邻所述第三侧边。第一开口221、第二开口222、第三开口223利用电流耦合原理可激发多个谐振点，可在高频产生谐振从而拓宽天线频带，并且通过调整第一开口221、第二开口222、第三开口223的长度还可以调整高频的谐振频率来进行阻抗匹配，从而使天线在任何高频上有较好的辐射效率。参见图12所示，图12是5G天线的第二辐射部22未设置多个不同朝向的开口时的电压驻波比的测试结果图，从图中可知，第二辐射部22未设置多个不同朝向的开口后，5G天线在1.71GHz附近驻波比有一定的劣化。

所述第三辐射部23由两部分组成且至少部分连接所述净空区域4，具体地，第三辐射部23包括相连的竖向部231和平行部232，所述竖向部231包括相对的上侧边和下侧边，所述竖向部231的上侧边连接所述第二辐射部22的部分第三侧边，所述竖向部231的下侧边连接所述平行部232，平行部232呈矩形结构并平行于所述基板1的一面，平行部232设置在所述净空区域4并与所述导电区域3之间留有间距。第三辐射部23的作用是调节天线的谐振频率，第三辐射部23的总体尺寸越大天线频率越低。

在一具体实施方式中，所述5G天线还包括短路枝节25，所述短路枝节25连接所述第二辐射部22并向下延伸至导电区域3。

短路枝节25可以改善天线的阻抗匹配性能，提高天线的辐射效率，减小天线上能量的反射，使辐射功率最大，进而提高天线的增益。具体地，短路枝节25为矩形结构且设置在所述第二辐射部22的第四侧边靠近第一侧边的位置，此处的短路枝节25能有效提高天线的电性能。参见13所示，图13是5G天线未设置短路枝节25时的电压驻波比的测试结果图，从图中可知，未设置短路枝节25的5G天线低频部分驻波比严重劣化。

在一具体实施方式中，所述5G天线还包括缝隙5，所述缝隙5设置在所述导电区域3靠近所述基板1的第一端11的位置。

缝隙5用于调节低频的谐振频率，使导电区域3产生的谐振与天线自身产生的谐振频率靠近，从而在低频形成频带较宽的谐振，即617-960MHz。参见14所示，图14是5G天线未设置缝隙5时的电压驻波比的测试结果图，从图中可知，未设置缝隙5后5G天线低频驻波比严重变差。

在一具体实施方式中，基板1为长方体结构，所述基板1的长度为138-142mm，宽度为48-52mm，高度为1mm；导电区域3的长度(沿基板1长度方向)为118-122mm，宽度(沿基板1宽度方向)为48-52mm；所述净空区域4的长度为18-22mm，宽度为48-52mm；

所述第一辐射部21的上侧边和下侧边长度(沿基板1宽度方向)为27-32mm，所述第一辐射部21的上侧边与下侧边的间距(沿基板1高度方向)为26-30mm；所述第二辐射部22的第一侧边和第三侧边的长度(沿基板1宽度方向)为48-52mm，所述第二辐射部22的第二侧边和第四侧边的长度(沿基板1长度方向)为49-53mm；所述第三辐射部23的竖向部231呈矩形结构，所述第三辐射部23的竖向部231的上侧边和下侧边长度(沿基板1宽度方向)为48-52mm，所述第三辐射部23的竖向部231的上侧边与下侧边的间距(沿基板1高度方向)为26-30mm；所述第三辐射部23的平行部232与所述第三辐射部23的竖向部231相连的侧边长度(沿基板1宽度方向)为48-52mm，所述第三辐射部23的平行部232的宽度(沿基板1长度方向)为4-6mm；

所述短路枝节25的长度(沿基板1高度方向)为26-30mm，宽度(沿基板1长度方向)为5-7mm；

所述缝隙5的长度(沿基板1宽度方向)为43-47mm，宽度(沿基板1长度方向)为1-3mm，所述缝隙5到所述基板1的第一端11的间距(沿基板1长度方向)为24-28mm。

作为示例，该基板1长140mm、宽50mm、高1mm；导电区域3长120mm、宽50mm；净空区域4长20mm、宽50mm；此尺寸下的导电区域3与净空区域4占比，能保证天线具有良好的电性能。在天线单元2中，第一辐射部21的上侧边长度为29.5mm，第一辐射部21的下侧边长度小于29.5mm，具体根据第一弧形角211和第二弧形角212的半径大小而定，第一辐射部21的上侧边与下侧边的间距为28mm；第二辐射部22的第一侧边和第三侧边的长度为50mm，所述第二辐射部22的第二侧边和第四侧边的长度为51mm，其中，第二辐射部22的第一侧边与第一辐射部21的上侧边相连的部分长度为29.5mm；第三辐射部23的竖向部231的上侧边和下侧边长度为50mm，所述第三辐射部23的竖向部231的上侧边与下侧边的间距为28mm；所述第三辐射部23的平行部232与所述第三辐射部23的竖向部231相连的侧边长度为50mm，所述第三辐射部23的平行部232的宽度为5mm，其中，第三辐射部23的竖向部231的上侧边与第二辐射部22的第三侧边相连的长度为21mm；所述短路枝节25的长度为28mm，宽度为6mm。在不影响天线电性能的前提下，此尺寸设计大幅缩小了天线的体积，解决了天线尺寸过大不易布局及安装的问题。所述缝隙5的长度为45mm，宽度为2mm，所述缝隙5到所述基板1的第一端11的间距为26mm。此尺寸能更好的使导电区域3产生的谐振与天线自身的谐振频率靠近，从而在低频形成频带较宽的谐振。

下面结合图3至图10说明上述尺寸下的5G天线的测试性能。图3-图7是本实施例的5G天线分别在频率900MHz、3GHz、5GHz、6GHz和7GHz时的3D辐射方向图，从图中可知，天线的辐射方向图对称性、圆极化性能较好。图8是本实施例的5G天线的电压驻波比的测试结果图，从图8可知，在617-960MHz内，电压驻波比(VSWR)≤3.5，在1710-2690MHz，电压驻波比(VSWR)≤2.5，在2700-7125MHz，电压驻波比(VSWR)≤2.0。此外，由于天线的频段覆盖了WiFi频段，包括2.4-2.5GHz、5.15-5.85GHz和5.925-7.125GHz频段，所以这个天线也可以作为WiFi6e天线使用。图9是本实施例的5G天线的回波损耗的测试结果图，图10是本实施例的5G天线的阻抗的测试结构图，从图中可知，5G天线在工作频段内的天线电性能良好。

综上，该5G天线能够覆盖617-960MHz和1710-7125MHz的5G频段，几乎覆盖了全球目前除毫米波以外所有5G频段(次6GHz频段)，具有工作频段灵活，且天线整体的体积小、天线电性能好。

本发明还提供了一种终端，终端例如是手机、车载天线等，该终端设置有上述的5G天线，具有体积小、天线电性能好，且能够覆盖全5G频段的特点。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。