一種毫米波5G手機天線設計及仿真分析

摘 要：針對毫米波頻段，提出一種耦合饋電寬頻帶微帶天線陣列，該天線采用添加寄生貼片的方法展寬了頻帶，并通過組成相控陣實現提高增益和控制波束掃描。仿真結果表明，天線陣元的帶寬為23.15～28.3 GHz，有效覆蓋毫米波頻段24.75～27.5 GHz。在諧振頻率為26 GHz時天線陣列的整體增益達到14.8 dB。此外，天線陣列可以通過控制陣元間的相位差實現波束控制。

關鍵詞：毫米波；5G；微帶天線；寬頻帶；寄生貼片

中圖分類號：TN99 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）23-0009-05

Abstract： Aiming at the millimeter wave band， a coupled feed broadband microstrip antenna array is proposed. the antenna broadens the frequency band by adding parasitic patch， and the gain is improved and beam scanning is controlled by forming a phased array. The simulation results show that the bandwidth of the antenna array is 23.15～28.3 dB， which effectively covers the millimeter wave band of 24.75～27.5 GHz. The overall gain of the antenna array reaches 14.8 dB when the resonant frequency is 26 GHz. In addition， the antenna array can realize beam control by controlling the phase difference between array elements.

Keywords： millimeter wave; 5G; microstrip antenna; broadband; parasitic patch

近年來，移動數據流量呈現快速增長的趨勢[1]。據愛立信移動市場報告估計，至2028年移動數據流量將增長4倍。對于第五代移動通信系統（5G），隨著移動數據的快速增長和5G網絡的普及，需要更高的速率來滿足不斷增長的容量需求[2-3]。根據香農定理可知，擴大信道容量最直接有效的方法是增加系統帶寬。因此要實現每秒千兆字節的數據輸入速率所面臨的主要挑戰在于當前頻譜帶寬的擁擠[4]。目前，6 GHz以下的蜂窩頻段資源非常有限，而頻率更高的毫米波頻段具有更大的頻譜帶寬，能夠支持更高的數據輸入速率[5]。2019年5月14日，歐盟委員會通過了一項實施決定來協調24.25～27.5 GHz頻段的無線電頻譜，以便未來5G網絡的使用。我國工業和信息化部起草了《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》的修訂征求意見稿，確定增加CHN46 24.75～27.5 GHz毫米波頻段用于國際移動通信系統[6]。

毫米波頻段的高頻信號易受到較大的自由空間路徑損耗影響，使用單一天線會導致信號強度的顯著衰減?！?br>