CN108565560B - 一种天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线，包括沿第一方向和第二方向矩阵排列的天线单元，在第一方向上的天线单元之间通过导电部件连接，在第二方向上的相邻天线单元之间设置有第一导电贴片，第一导电贴片用于稳定相邻天线单元的相位。本发明在第一方向上的天线单元通过导电部件进行相互传输能量形成导通路径的同时，稳定相邻天线单元的相位稳定，从而确保矩阵排列的天线单元的整体相位稳定，进而增强天线单元的信号收发效率。

Description

一种天线

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种天线。

背景技术

天线(antenna)是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波，是在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件，如无线通信装置用天线发射和接收射频信号，而适用于无线通信装置的各种天线包括偶极子天线、螺旋天线和缝天线，还有一种是应用较为广泛的毫米波天线，由于毫米波天线具有体积小，易于组阵的特点，故可作为第五代移动通信(5G)系统的关键技术，能够大幅提升通信速率、减少延时并提升系统容量。

目前传统的天线由于通过多组馈电网络端口进行调节天线的相位，使得射频链路输入端口较为复杂。例如：在中国专利文献CN107221759A公开了一种双馈式的圆极化毫米波阵列天线系统，其包括基板、设置在所述基板上的毫米波阵列天线、与所述毫米波阵列天线连通的第一馈电单元与第二馈电单元，所述毫米波阵列天线包括若干呈正方形阵列分布的矩形金属贴片，所述矩形金属贴片之间通过带状的金属条连通，所述第一馈电单元与所述第二馈电单元分别位于所述毫米波阵列天线的相邻的两边且相互垂直设置。由于该两组馈电单元的馈电能量存在90度相位差，为了保证从馈电单元馈入的能量在空间上是正交的，只能通过两组馈电单元组成双馈式端口调整天线的输入阻抗，从而确保该天线的相位差稳定，在天线的通信端同时调整多组馈电端口调整天线的相位，造成该天线的通信端射频链路较为复杂，故会增加射频链路成本。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种天线，以解决传统的天线由于其具有两组馈电单元，为了保证从馈电单元馈入的能量在空间上是正交的，只能通过两组馈电单元组成双馈式端口调整天线的输入阻抗，从而确保该天线的相位差稳定，在天线的通信端同时调整多组馈电端口的相位，造成该天线的通信端射频链路较为复杂，故会增加射频链路成本。

本发明第一方面提供了一种天线，包括沿第一方向和第二方向矩阵排列的天线单元，在所述第一方向上的所述天线单元之间通过导电部件连接，在所述第二方向上的相邻天线单元之间设置有所述第一导电贴片，所述第一导电贴片用于稳定所述相邻天线单元的相位。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第一实施方式中，所述第一导电贴片按照其与所述相邻天线单元的距离在1mm-2mm之间稳定所述相邻天线单元的相位。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第二实施方式中，在所述第一方向上相邻的第一导电贴片之间设置有第二导电贴片。

结合本发明第一方面或第一方面第一实施方式或第一方面第二实施方式，本发明第一方面第三实施方式中，所述第一导电贴片为矩形。

结合本发明第一方面第二实施方式，本发明第一方面第四实施方式中，所述第二导电贴片为圆形。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第五实施方式中，所述天线还包括馈电单元，所述馈电单元的第一端与所述天线单元的通信端连接，所述馈电单元的第二端与待馈电网络连接。

结合本发明第一方面第五实施方式，本发明第一方面第六实施方式中，所述馈电单元连接的所述天线单元通过所述导电部件与在所述第一方向上的天线单元形成导电通路。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第七实施方式中，所述第一方向为所述矩阵排列的天线单元的纵向方向，所述第二方向为所述矩阵排列的天线单元的横向方向。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第八实施方式中，所述天线单元为毫米波天线。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第九实施方式中，所述天线单元的外形为方形，所述方形的边长为2mm-4mm。

结合本发明第一方面，本发明第一方面第十实施方式中，所述天线还包括基板，所述天线单元设置在所述基板上。

本发明提供的天线，因为在两个不同的方向上设置具有不同功能的导电部件，在第一方向上设置的导电部件主要用于天线单元形成能量的导通路径，而在第二方向上设置的第一导电贴片主要用于在保证天线单元形成导通路径的同时，稳定相邻天线单元的相位稳定，从而确保矩阵排列的天线单元的整体相位稳定，进而增强天线单元的信号收发效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中天线的第一结构示意图；

图2为本发明实施例1中天线的第二结构示意图。

附图标记：

1-天线单元；2-导电部件；3-第一导电贴片；4-第二导电贴片；

5-馈电单元。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明实施例提供一种天线，如图1所示，包括沿第一方向和第二方向矩阵排列的天线单元1，在第一方向上的天线单元1之间通过导电部件2 连接，在第二方向上的相邻天线单元1之间设置有第一导电贴片3，第一导电贴片3用于稳定相邻天线单元1的相位。此处的第一方向为矩阵排列的天线单元1的纵向方向，第二方向为矩阵排列的天线单元1的横向方向，上述的天线单元1为毫米波天线，其频率为24GHz-77GHz,波长为1mm-10mm 的电磁波称为毫米波，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。

本发明实施例中的天线，矩阵排列的天线单元1可以为n*n阵列，在图1中的矩阵排列的天线单元1为3*3阵列。在第一方向上的天线单元1 之间直接通过导电部件2连接，该导电部件2为微带连接件，这种微带连接件主要通过直接相连的方式在天线单元1之间相互传输能量，从而形成天线单元1进行能量传输的导电路径，此导电部件2位于矩阵排列的天线单元1的第一方向上即为矩阵排列的天线单元1的纵向方向，并将纵向方向上的相邻的天线单元1直接相连。在第二方向上的相邻的天线单元1之间设置有第一导电贴片3，第二方向为矩阵排列的天线单元1的横向方向，此第一导电贴片3为矩形，矩形的第一导电贴片3在第二方向上预先按照其与相邻的天线单元1的距离设置，该距离一般在1mm-2mm之间，预先设置好第一导电贴片3与天线单元1的距离，该距离为保证第一导电贴片3 能够稳定相邻的天线单元1的相位的最佳距离，从而增强第二方向上的天线单元1耦合之间的相位，在第一方向上的导电部件2传输能量的同时，有利于维持矩阵排列的天线单元1的整体信号收发效果。所以在矩阵排列的天线单元1的第二方向上的第一导电贴片3通过预先已确认其与相邻的天线单元1的距离设置在相邻的天线单元1之间，保证了矩阵排列的天线单元1的整体相位稳定，进而增强天线单元1的信号收发效率，无需像现有技术中的天线其只能在两组馈电单元5与天线组成的馈电端口处同时调整两组馈电单元5的相位维持天线的输入阻抗稳定，造成天线馈电端口处的射频链路复杂。故本实施例中的天线通过第一导电贴片3确保矩阵排列的天线单元1的相位稳定可以简化天线的射频链路，从而减少射频链路的成本。

本发明实施例中的天线，相邻的天线单元1之间存在一定间隔，该间隔一般在1mm-4mm范围之间，在图1中该间隔为a，在矩阵排列的天线单元 1的第一方向上，间隔a直接通过导电部件2连接上相邻的天线单元1，在矩阵排列的天线单元1的第二方向上，间隔a通过设置用于稳定相邻天线单元1的相位的第一导电贴片3。

本发明实施例中的天线，在第一方向上相邻的第一导电贴片3之间设置有第二导电贴片4。如图1所示，此处的第二导电贴片4为圆形，在矩阵排列的天线单元1中，该圆形的第二导电贴片4恰好位于矩阵的对角线上，第二导电贴片4的主要作用是降低矩阵对角线方向上的天线单元1的耦合，避免矩阵对角方向上的天线单元1存在互相耦合的现象，进而增强矩阵排列的天线单元1整体的信号收发效果，该第二导电贴片4也是预先设置好其在矩阵对角线上的合适位置，第二导电贴片4设置在矩阵排列的天线单元1的第一方向上，并位于相邻的第一导电贴片3之间。

如图2所示，本发明实施例中的天线，矩阵排列的天线单元1为4*3 阵列，本实施例中的天线还包括馈电单元5，馈电单元5的第一端与天线单元1的通信端连接，馈电单元5的第二端与待连接电路连接。在本实施例中的馈电单元5为一组，单独一组设置的馈电单元5与矩阵排列的天线单元1在稳定好相位的前提下直接进行馈电，从而简化馈电网络，减少射频链路的复杂程度。

具体地，馈电单元5的第一端还包括两输入端，其分别为第一馈电输入端和第二馈电输入端，分别与天线单元1的通信端连接，天线单元1的通信端一般选取矩阵排列的天线单元1其中的两个天线单元1作为通信端，分别与馈电单元5的第一馈电输入端和第二馈电输入端连接。将第一馈电输入端与第二馈电输入端直接连接，在图2中第一馈电输入端与第二馈电输入端分别连接第一金属导电连接件和第二金属导电连接件，第一导电连接件与第二导电连接件直接相连，其中第一金属导电连接件和第二导电连接件都为L型，两个该金属导电连接件存在一个垂直角度，为了矩阵排列的天线单元1传输给馈电单元5的能量在空间上是正交的，实现天线单元1 的圆极化特性。在第二方向上相邻的天线单元1之间设置的第一导电贴片3 稳定了矩阵排列的天线单元1的整体相位，进而改善天线单元1的轴比特性，从而使得天线单元1传输到馈电单元5处的相位差为90度，降低天线的极化损失。

本发明实施例中天线，矩阵排列的天线单元1为4*4阵列，馈电单元5 连接的天线单元1通过导电部件2与在第一方向上的天线单元1形成导电通路。因为在第一方向上相邻的天线单元1通过导电部件2直接相连，进而使得第一方向上的天线单元1相互之间可以进行能量传输，为了将天线单元1的能量传输到馈电单元5，所以与馈电单元5连接的天线单元1只有通过导电部件2才能与矩阵排列的所有天线单元1形成能量传输路径，即为此处的导电通路。

本发明实施例中的天线，如图1-图2所示，天线单元1的外形为方形，方形的边长为2mm-4mm，该边长为b。方形的天线单元1通过金属材料制成，天线单元1的尺寸大小与天线单元1的选择频率相关联。

本发明实施例中的天线，还包括基板，天线单元1设置在基板上。此处的基板为天线单元1的介质基板，天线单元1可以直接设置在基板上。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种天线，包括沿第一方向和第二方向矩阵排列的天线单元，其特征在于，在所述第一方向上的所述天线单元之间通过导电部件连接，在所述第二方向上的相邻天线单元之间设置有第一导电贴片，所述第一导电贴片用于稳定所述相邻天线单元的相位；

在所述第一方向上相邻的第一导电贴片之间设置有第二导电贴片；所述第二导电贴片为圆形；

所述的天线还包括馈电单元，所述馈电单元的第一端与所述天线单元的通信端连接，所述馈电单元的第二端与待连接电路连接；

其中，所述馈电单元的第一端还包括两输入端：第一馈电输入端和第二馈电输入端；

所述第一馈电输入端和所述第二馈电输入端分别与所述天线单元的通信端连接，所述通信端为矩阵排列的天线单元中的两个天线单元；所述第一馈电输入端与所述第二馈电输入端直接连接；所述第一馈电输入端与所述第二馈电输入端分别连接第一金属导电连接件和第二金属导电连接件，所述第一金属导电连接件与所述第二金属导电连接件直接相连，且所述第一金属导电连接件和所述第二金属导电连接件均为L型；

其中，所述馈电单元连接的所述天线单元通过所述导电部件与在所述第一方向上的天线单元形成导电通路。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一导电贴片按照其与所述相邻天线单元的距离在1mm-2mm之间稳定所述相邻天线单元的相位。

3.根据权利要求1或2所述的天线，其特征在于，所述第一导电贴片为矩形。

4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一方向为所述矩阵排列的天线单元的纵向方向，所述第二方向为所述矩阵排列的天线单元的横向方向。

5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线单元为毫米波天线。

6.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线单元的外形为方形，所述方形的边长为2mm-4mm。

7.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，还包括基板，所述天线单元设置在所述基板上。

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