CN110401020B - 天线单元和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线单元和电子设备，其中天线单元包括：基板，具有地板；水平极化偶极子天线，包括第一天线枝和第二天线枝，第一天线枝和第二天线枝间隔设置于基板中，第一天线枝和第二天线枝均位于地板所在的平面；第一馈电结构，第一天线枝和第二天线枝通过第一馈电结构与地板电连接；其中，地板与第一天线枝和第二天线枝间隔设置，且地板的朝向第一天线枝和第二天线枝的侧边为凹陷侧边。本发明中，地板的朝向水平极化偶极子天线的侧边可形成内凹的反射面，水平极化偶极子天线的绝大部分波束能够朝向前端辐射，从而提高了地板对天线信号的反射效果，使得水平极化偶极子天线能够达到高指向性的辐射要求。

Description

天线单元和电子设备
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线单元和电子设备。
背景技术
目前，天线的形式主要包括贴片(patch)天线、八木宇田(Yagi-Uda)天线和偶极子(dipole)天线等类型。对于水平极化偶极子天线来说，一般使用地板作为水平极化偶极子天线的反射器。然而，现有水平极化偶极子天线中，地板对天线信号的反射效果较差，水平极化偶极子天线的波束传输性能较差，且无法达到高指向性辐射要求。
发明内容
本发明实施例提供一种天线单元和电子设备，以解决现有水平极化偶极子天线存在的地板对天线信号的反射效果较差的问题。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供一种天线单元，包括：
基板，所述基板具有地板；
水平极化偶极子天线，所述水平极化偶极子天线包括第一天线枝和第二天线枝，所述第一天线枝和所述第二天线枝间隔设置于所述基板中，所述第一天线枝和所述第二天线枝均位于所述地板所在的平面；
第一馈电结构，所述第一天线枝和所述第二天线枝通过所述第一馈电结构与所述地板电连接；
其中，所述地板与所述第一天线枝和所述第二天线枝间隔设置，且所述地板的朝向所述第一天线枝和所述第二天线枝的侧边为凹陷侧边。
第二方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括本发明实施例的第一方面中所述的天线单元。
本发明实施例中，通过将地板的朝向水平极化偶极子天线的侧边设置为凹陷侧边，这样，地板的靠近水平极化偶极子天线的侧边可形成内凹的反射面，在内凹反射面的作用下，水平极化偶极子天线的绝大部分波束能够朝向前端辐射，从而提高了地板对天线信号的反射效果，增强了水平极化偶极子天线的波束传输性能，使得水平极化偶极子天线能够达到高指向性的辐射要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的天线单元的平面结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种地板的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的天线单元的立体结构示意图；
图4是本发明实施例提供的天线单元的剖面结构示意图；
图5至图8是本发明实施例提供的天线单元的分层结构示意图；
图9是本发明实施例提供的天线单元的侧面结构示意图；
图10是本发明实施例提供的天线单元的反射系数模拟图；
图11是本发明实施例提供的天线单元的26GHz水平极化偶极子方向图；
图12是本发明实施例提供的天线单元的26GHz垂直极化偶极子方向图；
图13是本发明实施例提供的天线单元的28GHz水平极化偶极子方向图；
图14是本发明实施例提供的天线单元的28GHz垂直极化偶极子方向图；
图15是本发明实施例提供的天线单元的39GHz水平极化偶极子方向图；
图16是本发明实施例提供的天线单元的39GHz垂直极化偶极子方向图；
图17是本发明实施例提供的天线阵列的结构示意图之一；
图18是本发明实施例提供的天线阵列的结构示意图之二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
如图1至图9所示，本发明实施例提供一种天线单元，包括：
基板1，基板1具有地板11；
水平极化偶极子天线5，水平极化偶极子天线5包括第一天线枝51和第二天线枝52，第一天线枝51和第二天线枝52间隔设置于基板1中，第一天线枝51和第二天线枝52均位于地板11所在的平面；
第一馈电结构6，第一天线枝51和第二天线枝52通过第一馈电结构6与地板11电连接；
地板11与第一天线枝51和第二天线枝52间隔设置，且地板11的朝向第一天线枝51和第二天线枝52的侧边为凹陷侧边11a。
上述水平极化偶极子天线5的第一天线枝51和第二天线枝52均横向(或水平)设置在基板1中。具体的，第一天线枝51和第二天线枝52可平行于基板1设置于基板1中，也可稍微偏离平行方向设置于基板1中。第一天线枝51和第二天线枝52的中心轴线可完全重合，也可稍微相互错开一定的角度，或稍微偏离一定的距离。第一天线枝51的长度与和第二天线枝52的长度可相等，也可近似相等，第一天线枝51和第二天线枝52的长度约为四分之一介质波长。
上述第一天线枝51和第二天线枝52均位于地板11所在的平面，这样，地板11可作为水平极化偶极子天线5的反射器，能够对水平极化偶极子天线5的波束进行反射。
需要说明的是，基板1的一部分区域，例如基板1的左侧区域设置地板11，则基板1的右侧区域为净空区12，第一天线枝51和第二天线枝52均可设置在净空区12，第一馈电结构6从净空区12延伸至地板11所在的区域。
本发明实施例中，通过将地板的靠近水平极化偶极子天线的侧边设置为内凹的结构，这样，地板的靠近水平极化偶极子天线的侧边可形成内凹的反射面，在内凹反射面的作用下，水平极化偶极子天线的绝大部分波束能够朝向前端辐射，从而提高了地板对天线信号的反射效果，增强了水平极化偶极子天线的波束传输性能，使得水平极化偶极子天线能够达到高指向性的辐射要求。
由于具有较强的端射性能，本发明实施例的天线单元可设置为毫米波天线单元，适用于5G毫米波段的信号传输。即，水平极化偶极子天线5可以为毫米波天线，水平极化偶极子天线5的第一天线枝51和第二天线枝52的长度可根据毫米波波长设置。
此外，由于地板11具有一定的厚度，地板11的凹陷侧边11a可形成内凹的反射面，使得天线单元的结构更加紧凑，水平极化偶极子天线5前端的介质基板的尺寸比较小。同时，地板11的内凹反射面类似于围成了一个腔体结构，这样的腔体结构可使水平极化偶极子天线5产生谐振，从而可产生另外一个频点，例如39GHz的频点，从而使得水平极化偶极子天线5可以覆盖n257、n260和n261这三个频带，同时漫游频段可以覆盖n258频带。
水平极化偶极子天线5中，第一天线枝51和第二天线枝52的形状可以是矩形、三角形或椭圆形，当采用椭圆形时，由于其形状变化较平缓，使得天线的阻抗变化更平缓，从而有利于拓展水平极化偶极子天线5的带宽。
可选的，地板11的凹陷侧边11a的形状为弧形，例如抛物线形、双曲线形、椭圆弧形或圆弧形等；或者，
如图2所示，地板11的凹陷侧边11a包括位于中间区域的第一直段A以及位于两侧区域的第二直段B和第三直段C，第二直段B与第一直段A的夹角为钝角，第三直段C与第一直段A的夹角为钝角。进一步的，第二直段B和第三直段C相对第一直段A对称设置。
可选的，第一馈电结构6包括：
第一馈电点61，第一馈电点61与地板11电连接；
第一馈线62，第一馈线62的一端与第一天线枝51电连接，第一馈线62的另一端与第一馈电点61电连接；
第二馈电点63，第二馈电点63与地板11电连接；
第二馈线64，第二馈线64的一端与第二天线枝52电连接，第二馈线64的另一端与第二馈电点64电连接。
上述水平极化偶极子天线5的馈电结构，即第一馈电结构6可采用双端馈电，每组馈电结构的两根馈线连接的信号源的幅值相等，相位相差180°，也就是说，水平极化偶极子天线5可采用差分馈电方式。采用差分馈电可以提升天线的共模抑制能力和抗干扰能力，且可以提升差分的端到端的隔离度(isolation)以及提升极化的纯度。此外，相对于单端馈电的结构，可提升天线的辐射功率。
可选的，水平极化偶极子天线5的两天线枝均采用同轴线差分馈电。
其中，第一馈线62和第二馈线64主要构成是：同轴线连接共面波导(CoPlanarWaveguide，CPW)然后分别连接到第一天线枝51和第二天线枝52。
可选的，地板11开设有与凹陷侧边11a连通的第一馈线槽11c和第二馈线槽11d；
第一馈线62的另一端经第一馈线槽11c与第一馈电点61电连接，第二馈线64的另一端经第二馈线槽11d与第二馈电点63电连接，第一馈线62和第二馈线64与地板11之间具有间隙11b。其中，第一馈线槽11c的宽度大于第一馈线62的宽度，第二馈线槽11d的宽度大于第二馈线64的宽度。第一馈线槽11c和第二馈线槽11d可以是通槽，即贯穿地板11的槽，也可以是未贯穿地板11的槽。若第一馈线槽11c和第二馈线槽11d未贯穿地板11，则可以在第一馈线槽11c和第二馈线槽11d的槽底设置绝缘层，以使第一馈线62和第二馈线64与地板11之间绝缘。
第一馈线62和第二馈线64作为共面波导的传输线，第一馈线62、第二馈线64分别与地板11之间的间隙11b一般用于调整共面波导传输线的阻抗，例如，将整个共面波导传输线的阻抗调整至接近于50欧姆。通过调整共面波导传输线的阻抗，有利于减少信号的反射，以将更多的能量送到天线进行馈电。间隙11b的尺寸可由基板1介质层厚度、介质层介电常数和共面波导传输线的信号线宽度(即第一馈线62和第二馈线64的宽度)等因素决定。
然而，本发明实施例中，以地板11的凹陷侧边11a包括位于中间区域的第一直段A以及位于两侧区域的第二直段B和第三直段C为例，由于第二直段B和第三直段C均自第一直段A逐渐向水平极化偶极子天线5所在一侧的方向延伸，从而使得第二直段B和第三直段C并没有作为共面波导传输线的阻抗参考地，故第一馈线62和第二馈线64的部分能量能够通过间隙11b分别耦合至第二直段B和第三直段C，这样，第二直段B和第三直段C分别形成电流路径D，如图2所示，从而更加有利于使水平极化偶极子天线5产生谐振，从而可产生另外一个频点，例如39GHz的频点。
本发明实施例的天线单元可以仅设置水平极化偶极子天线，作为一种单极化偶极子天线。本发明实施例的天线单元还可以设置为双极化偶极子天线。以下对双极化偶极子天线的具体实施方式进行说明。
本发明实施例中，天线单元还可包括：
垂直极化偶极子天线2，垂直极化偶极子天线2包括第三天线枝21和第四天线枝22，第三天线枝21和第四天线枝22间隔设置于基板1中；
反射器3，反射器3包括若干反射柱31，若干反射柱31沿抛物线依次间隔排布于基板1中；
第二馈电结构4，第三天线枝21和第四天线枝22通过第二馈电结构4与地板11电连接；
其中，第一天线枝51、第二天线枝52、第三天线枝21和第四天线枝22均位于抛物线的焦点所在的一侧；
第三天线枝21和第四天线枝22分别位于第一天线枝51和第二天线枝52所在平面的两侧，第一天线枝51和第二天线枝52分别位于第三天线枝21和第四天线枝22的两侧。
上述垂直极化偶极子天线2的第三天线枝21和第四天线枝22均竖向设置在基板1中。具体的，第三天线枝21和第四天线枝22可垂直于基板1设置于基板1中，也可稍微偏离垂直方向设置于基板1中。第三天线枝21的中心轴线与第二天线22的中心轴线可完全重合，也可稍微相互错开一定的角度，或稍微偏离一定的距离。第三天线枝21的长度与和第四天线枝22的长度可相等，也可近似相等，第三天线枝21和第四天线枝22的长度约为四分之一介质波长。
上述反射器3作为垂直极化偶极子天线2的反射器，每个反射柱31在基板1中的设置方向应与第三天线枝21和第四天线枝22相配合，这样，每个反射柱31也需要竖向设置在基板1中。具体的，每个反射柱31可垂直于基板1设置于基板1中，也可稍微偏离垂直方向设置于基板1中。
本发明实施例中，将垂直极化偶极子天线与水平极化偶极子天线相结合，实现了双极化偶极子天线的设计。一方面，可以实现多输入多输出(Multiple Input andMultiple Output，MIMO)功能，以提升数据的传输速率；另一方面，可以增加天线的无线连接能力，降低通信断线的机率，提升通信效果和用户体验。
本发明实施例中，由于垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5在垂直方向(即垂直于基板1的方向)上错开设置，因此，在水平方向(即平行于基板1的方向)上，垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5之间的位置关系可以不作限定。例如，可以是垂直极化偶极子天线2位于水平极化偶极子天线5与反射器3之间的区域，也可以是水平极化偶极子天线5位于垂直极化偶极子天线2与反射器3之间的区域，还可以是垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5位于同一垂直面上。
其中，图1和图3示出了第一天线枝51和第二天线枝52均位于垂直极化偶极子天线2与反射器3之间的区域的实施方式，该实施方式中，可节省水平极化偶极子天线5和垂直极化偶极子天线2所占用的净空区12的空间。
本发明实施例中，通过在基板1中设置垂直极化偶极子天线2和沿抛物线排布的反射器3，并将垂直极化偶极子天线2设置于抛物线的焦点所在的一侧，使得垂直极化偶极子天线2的绝大部分波束朝向前端辐射，减少后向辐射，从而能够增强偶极子天线的端射性能。
由于具有较强的端射性能，本发明实施例的垂直极化偶极子天线2也可以为毫米波天线，以适用于5G毫米波段的信号传输，垂直极化偶极子天线2的第三天线枝21和第四天线枝22的长度可根据毫米波波长设置。
如前所述，本发明实施例的天线单元可设置为毫米波天线单元，即，垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5均为毫米波天线。
第三代合作计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)定义的全球主流5G毫米波段包括以26GHz为主的n258(24.25-27.5GHz)，以28GHz为主的n257(26.5-29.5GHz)、n261(27.5-28.35GHz)，以39GHz为主的n260(37.0-40.0GHz)。
如前所述，地板11的结构可使水平极化偶极子天线5产生谐振，从而可产生另外一个频点，例如39GHz的频点，从而使得水平极化偶极子天线5可以覆盖n257、n260和n261这三个频带，同时漫游频段可以覆盖n258频带。同时，介质基板前端区域存在沿抛物线依次间隔排布若干反射柱31，若干反射柱31类似于围成了一个腔体结构，也可使垂直极化偶极子天线2产生谐振，从而可产生了另外一个频点，例如39GHz的频点，从而使垂直极化偶极子天线2可以覆盖n257、n260和n261这三个频带，同时漫游频段可以覆盖n258。
以垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5的参考频点为28.0GHz为例，图10示出的反射系数图中可看出，水平极化偶极子天线和垂直极化偶极子的-10dB的S参数的共同带宽为26.3GHz-29.5GHz和36.2GHz-41.5GHz，-6dB的S参数的共同带宽为24.2GHz-30.8GHz和34.7GHz-42.3GHz，基本覆盖了3GPP定义的全球主流5G毫米波频段n257、n260和n261，同时漫游频段可以覆盖n258。
图11至图16分别示出了双极化偶极子天线在26.0GHz、28.0GHz和39.0GHz频点对应的方向图。从图中可看出，均为端射的辐射方向图，后向辐射较少。
如前所述，基板1的一部分区域，例如基板1的左侧区域设置地板11，则基板1的右侧区域为净空区12，这样，反射器3整体可设置在地板11所在的区域，第三天线枝21和第四天线枝22均可设置在净空区12，第二馈电结构4从净空区12延伸至地板11所在的区域。
可选的，每个反射柱31均贯穿地板11，反射柱31与凹陷侧边11a之间的距离小于反射柱31与凹陷侧边11a的相对侧边之间的距离。也就是说，每个反射柱31均靠近地板11的凹陷侧边11a设置，或者说，每个反射柱31均位于地板11的靠近净空区12的边缘区域。这样，一方面，可拉近反射器3与垂直极化偶极子天线2之间的距离，提高反射器3对垂直极化偶极子天线2的反射效果，改善垂直极化偶极子天线2方向图的前后比。另一方面，可降低反射器3整体占用的地板11区域的水平空间，可留置更多的地板11区域供其它元器件使用。
可选的，反射器3的位于两侧的反射柱31位于地板11和净空区12的交界处，或者说，反射器3的位于两侧的反射柱31部分位于地板11所在的区域，部分位于净空区12。
反射器3的各相邻反射柱31之间的间距可以全部相等，也可以部分相等。为了提高反射器3的反射效果，各相邻反射柱31之间的间距不宜过大，若反射器3的某相邻反射柱31之间需要穿过相关元器件，则该相邻反射柱31之间的间距可适当增大，其他相邻反射柱31之间的间距可相对减小。图1、图3等示出了反射器3的中间两反射柱31之间的间距较大，其他相邻反射柱31之间的间距均相等的实施方式。
可选的，第三天线枝21的中心轴线和第四天线枝22的中心轴线均穿过抛物线的焦点。这样，可以提高垂直极化偶极子天线2的增益，改善其方向图的前后比。
可选的，第三天线枝21和第四天线枝22相对第一天线枝51和第二天线枝52所在的平面对称；
第一天线枝51和第二天线枝52相对第三天线枝21和第四天线枝22对称。
从整体结构上看去，水平极化偶极子天线的两天线枝插入垂直极化偶极子天线的两天线枝之间的中间位置，垂直极化偶极子天线的两天线枝插入水平极化偶极子天线的两天线枝之间的中间位置，在整体结构保持了水平和垂直方向的严格对称，从而可以防止方向图主射方向的角度偏移。
可选的，第二馈电结构4包括：
第三馈电点41，第三馈电点41与地板11电连接；
第三馈线42，第三馈线42的一端与第三天线枝21电连接，第三馈线42的另一端与第三馈电点41电连接；
第四馈电点43，第四馈电点43与地板11电连接；
第四馈线44，第四馈线44的一端与第四天线枝22电连接，第四馈线44的另一端与第四馈电点43电连接；
上述垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5的馈电结构，即第二馈电结构4和第一馈电结构6均采用双端馈电，每组馈电结构的两根馈线连接的信号源的幅值相等，相位相差180°，也就是说，垂直极化偶极子天线2和水平极化偶极子天线5均采用差分馈电方式。采用差分馈电可以提升天线的共模抑制能力和抗干扰能力，且可以提升差分的端到端的隔离度(isolation)以及提升极化的纯度。此外，相对于单端馈电的结构，可提升天线的辐射功率。
可选的，垂直极化偶极子天线2的两天线枝均采用同轴线差分馈电，水平极化偶极子天线5的两天线枝均采用同轴线差分馈电。
此外，如果采用多层电路基板(LTCC)工艺加工，或者说，基板1包括多层介质板13时，可以将射频集成电路(Radiao Frquency Intergarted Circuit，RFIC)芯片埋在介质板13中，直接对垂直极化偶极子天线2馈电，从而缩短第三馈线42和第四馈线44的长度，减小损耗。
以下对天线单元的各部件的具体设置方式进行说明。
可选的，如图4至图8所示，基板1包括N层介质板13，N大于或等于4；
第一天线枝51和第二天线枝52设置于同层介质板13中；
第三天线枝21和第四天线枝22分别设置于两层不相邻的介质板13中，第三天线枝21和第四天线枝22分别贯穿对应的介质板13；
反射器3整体贯穿N层介质板13。
进一步的，反射器3的各反射柱31均贯穿N层介质板13。
将基板1设置成多层介质板13，这样，可单独对相应的介质板13进行加工处理，以形成第三天线枝21、第四天线枝22和反射器3，这样，能够简化天线单元的制作工艺。并且，通过将基板1设置成多层介质板13，能够很方便地控制第三天线枝21、第四天线枝22和反射柱31的长度，以及第三天线枝21和第四天线枝22之间的间距，尤其是能够更精确地控制第三天线枝21和第四天线枝22的长度，使第三天线枝21和第四天线枝22的长度尽可能接近四分之一介质波长，从而提高天线单元的性能。
此外，将反射器3的各反射柱31贯穿N层介质板13，使得垂直极化偶极子天线2位于反射器3的反射区域内，能够进一步提高反射效果。
需要说明的是，第三天线枝21和第四天线枝22也可以不贯穿对应的介质板13。相应的，反射器3也可以不贯穿全部层数介质板13，例如，基板1有6层介质板13，其中最外侧的两层介质板13未用于设置第三天线枝21和第四天线枝22，则这两层介质板13也不需要设置反射器3，或者说，反射器3无需贯穿最外侧的两层介质板13。
其中，图4至图8示出了基板1包括四层介质板13，且第三天线枝21设置于第一层介质板13a，第四天线枝22设置于第四层介质板13d的实施方式。
可选的，第三天线枝21和第四天线枝22分别由贯穿对应介质板13的金属柱形成；
反射器3的各反射柱31由贯穿N层介质板13的若干金属柱形成。
具体的，第三天线枝21和第四天线枝22对应的介质板13中均开设有垂直贯穿介质板13的通孔(图中未示出)，第三天线枝21和第四天线枝22由填充于通孔中的金属柱形成。N层介质板13沿抛物线间隔开设有垂直贯穿N层介质板13的若干通孔，反射器3的各反射柱31由填充于若干通孔中的金属柱形成。
通过在介质板13中打孔并向孔中置入金属柱的方式来分别形成第三天线枝21、第四天线枝22和反射柱31，工艺简单且成熟，基本不会增加额外的生产成本。
如前所述，为了降低反射器3整体占用的地板11区域的水平空间，以留置更多的地板11区域供其它元器件使用，反射器3整体可位于地板11的靠近净空区12的边缘区域。
在上述设置方式中，第三馈电点41和第四馈电点43位于反射器3的远离垂直极化偶极子天线2的一侧；第一馈电点61和第二馈电点63位于反射器3的远离水平极化偶极子天线5的一侧。
这样，第三馈线42、第四馈线44、第一馈线62和第二馈线64均需要穿过反射器3的反射柱31之间的间隙。因此，可根据馈线的布置方式，灵活调整反射柱31之间的间隙。
可选的，第三馈线42、第四馈线44、第一馈线62和第二馈线64均分别穿过反射器3的中间两相邻反射柱31之间的间隙至对应的馈电点。因此，反射器3的中间两相邻反射柱31之间的间隙可适当增大，以使各馈线能够直接通过。
可选的，在水平方向上(即平行于基板1的方向)，由于垂直极化偶极子天线2的两天线枝均位于水平极化偶极子天线5的两天线枝之间的中间位置，因此，在水平方向上，第三馈线42和第四馈线44均分别位于第一馈线62和第二馈线64之间。
以下就基板1包括多层介质板13的实施方式，对上述双极化偶极子天线的各元器件的设置可采用以下实施方式。
如图4至图8所示，基板1包括四层介质板13；
第三天线枝21设置于第一层介质板13a中，且贯穿第一层介质板13a；
第三馈线42设置于第二层介质板13b的靠近第一层介质板13a的表面；
第一天线枝51、第二天线枝52、第一馈线62、第二馈线64和地板11均设置于第三层介质板13c的靠近第二层介质板13b的表面；
第四馈线44设置于第四层介质板13d的靠近第三层介质板13c的表面；
第四天线枝22设置于第四层介质板13d中，且贯穿第四层介质板13d；
反射器3贯穿四层介质板13，即，反射器3贯穿第一层介质板13a至第四层介质板13d。
其中，由于第一天线枝51、第二天线枝52和地板11均设置于同一层介质板13的同一表面，这使得地板11作为第一天线枝51、第二天线枝52的反射器，能够更好地提高其反射性能。
需要说明的是，该实施方式中，除了在第三层介质板13c的靠近第二层介质板13b的表面设置地板11之外，还可以在第四层介质板13d的靠近第三层介质板13c的表面设置地板11。若为了确保地板11与各天线枝之间的对称性，提高各天线枝的工作性能，可仅在第三层介质板13c的靠近第二层介质板13b的表面设置地板11。
此外，通过将基板1设置成多层介质板13的结构，这样，通过控制各层介质板13的厚度即可使双极化偶极子天线获得较好的对称性，工艺简单，容易实现。
进一步的，反射器3的各反射柱31均贯穿第一层介质板13a至第四层介质板13d。
本发明实施例的天线单元可应用于无线城际网(Wireless Metropolitan AreaNetwork，WMAN)、无线广域网(Wireless Wide Area Network，WWAN)、无线局域网(WirelessLocal Area Network，WLAN)、无线个域网(Wireless Personal Area Network，WPAN)、多输入多输出(MIMO)、射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)、近场通信(NearField Communication，NFC)、无线充电(Wireless Power Consortium，WPC)、调频(Frequency Modulation，FM)等无线通信场景。本发明实施例的天线单元还可应用于SAR与HAC等与人体安全、健康有关的佩戴电子器件(如助听器或心率调整器等)相容性的法规测试、设计及应用上。
本发明实施例还涉及一种电子设备，包括本发明实施例中任一项的天线单元。
电子设备中天线单元的具体实施方式均可以参照上述说明，并能够达到相同的技术效果，为避免重复，对此不作赘述。
可选的，如图17所示，天线单元的数量大于或等于2，各天线单元依次排布形成天线阵列。
可选的，如图18所示，相邻两天线单元之间设置有隔离器9。
通过在相邻的天线单元之间设置隔离器9，能够有效地减小相邻天线单元之间的互耦，保障了天线阵列的工作性能。
可选的，隔离器9包括若干间隔排布的隔离柱91，隔离柱91垂直于基板1并贯穿基板1。
上述电子设备可为计算机(Computer)、手机、平板电脑(Tablet PersonalComputer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digitalassistant，PDA)、移动上网电子设备(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)、电子阅读器、导航仪、数码相机等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种天线单元，其特征在于，包括：
基板，所述基板具有地板；
水平极化偶极子天线，所述水平极化偶极子天线包括第一天线枝和第二天线枝，所述第一天线枝和所述第二天线枝间隔设置于所述基板中，所述第一天线枝和所述第二天线枝均位于所述地板所在的平面；其中，所述地板与所述第一天线枝和所述第二天线枝间隔设置，且所述地板的朝向所述第一天线枝和所述第二天线枝的侧边为凹陷侧边；
第一馈电结构，所述第一天线枝和所述第二天线枝通过所述第一馈电结构与所述地板电连接；
所述天线单元还包括：
垂直极化偶极子天线，所述垂直极化偶极子天线包括第三天线枝和第四天线枝，所述第三天线枝和所述第四天线枝间隔设置于所述基板中；
反射器，所述反射器包括若干反射柱，所述若干反射柱沿抛物线间隔排布于所述基板中；
第二馈电结构，所述第三天线枝和所述第四天线枝通过所述第二馈电结构与所述地板电连接；
其中，所述第一天线枝、所述第二天线枝、所述第三天线枝和所述第四天线枝均位于所述抛物线的焦点所在的一侧；所述第三天线枝和所述第四天线枝分别位于所述第一天线枝和所述第二天线枝所在平面的两侧，所述第一天线枝和所述第二天线枝分别位于所述第三天线枝和所述第四天线枝的两侧。
2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电结构包括：
第一馈电点，所述第一馈电点与所述地板电连接；
第一馈线，所述第一馈线的一端与所述第一天线枝电连接，所述第一馈线的另一端与所述第一馈电点电连接；
第二馈电点，所述第二馈电点与所述地板电连接；
第二馈线，所述第二馈线的一端与所述第二天线枝电连接，所述第二馈线的另一端与所述第二馈电点电连接。
3.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述地板开设有与所述凹陷侧边连通的第一馈线槽和第二馈线槽；
所述第一馈线的另一端经所述第一馈线槽与所述第一馈电点电连接，所述第二馈线的另一端经所述第二馈线槽与所述第二馈电点电连接，所述第一馈线和所述第二馈线与所述地板之间具有间隙。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述凹陷侧边的形状为弧形，或者，
所述凹陷侧边包括位于中间区域的第一直段以及位于两侧区域的第二直段和第三直段，所述第二直段与所述第一直段的夹角为钝角，所述第三直段与所述第一直段的夹角为钝角。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述若干反射柱均贯穿所述地板，且所述若干反射柱与所述凹陷侧边之间的距离小于所述若干反射柱与所述凹陷侧边的相对侧边之间的距离。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第三天线枝的中心轴线和所述第四天线枝的中心轴线均穿过所述抛物线的焦点。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第三天线枝和所述第四天线枝相对所述第一天线枝和所述第二天线枝所在的平面对称，所述第一天线枝和所述第二天线枝相对所述第三天线枝和所述第四天线枝对称。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述基板包括N层介质板，所述N大于或等于4；
所述第一天线枝和所述第二天线枝设置于同层介质板中；
所述第三天线枝和所述第四天线枝分别设置于两层不相邻的介质板中，所述第三天线枝和所述第四天线枝分别贯穿对应的介质板；
所述若干反射柱贯穿所述N层介质板。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第二馈电结构包括：
第三馈电点，所述第三馈电点与所述地板电连接；
第三馈线，所述第三馈线的一端与所述第三天线枝电连接，所述第三馈线的另一端与所述第三馈电点电连接；
第四馈电点，所述第四馈电点与所述地板电连接；
第四馈线，所述第四馈线的一端与所述第四天线枝电连接，所述第四馈线的另一端与所述第四馈电点电连接。
10.根据权利要求9所述的天线单元，其特征在于，所述第一馈电结构包括：
第一馈电点，所述第一馈电点与所述地板电连接；
第一馈线，所述第一馈线的一端与所述第一天线枝电连接，所述第一馈线的另一端与所述第一馈电点电连接；
第二馈电点，所述第二馈电点与所述地板电连接；
第二馈线，所述第二馈线的一端与所述第二天线枝电连接，所述第二馈线的另一端与所述第二馈电点电连接；
所述基板包括四层介质板；
所述第三天线枝设置于第一层介质板中，且贯穿所述第一层介质板；
所述第三馈线设置于第二层介质板；
所述第一天线枝、所述第二天线枝、所述第一馈线、所述第二馈线和所述地板均设置于第三层介质板；
所述第四馈线设置于第四层介质板；
所述第四天线枝设置于第四层介质板中，且贯穿所述第四层介质板；
所述反射器贯穿所述四层介质板。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述垂直极化偶极子天线和所述水平极化偶极子天线中的至少之一为毫米波天线。
12.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至11中任一项所述的天线单元。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述天线单元的数量大于或等于2，各所述天线单元依次排布形成天线阵列。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110401020B (zh) * 2019-07-24 2021-01-08 维沃移动通信有限公司 天线单元和电子设备
CN110534924B (zh) 2019-08-16 2021-09-10 维沃移动通信有限公司 天线模组和电子设备
CN111129711A (zh) * 2020-01-10 2020-05-08 深圳市信维通信股份有限公司 5g双极化天线模组及终端设备
CN114824750B (zh) * 2021-01-29 2024-05-24 深圳市万普拉斯科技有限公司 天线组件及移动终端

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6567055B1 (en) * 2001-05-01 2003-05-20 Rockwell Collins, Inc. Method and system for generating a balanced feed for RF circuit
JP4408405B2 (ja) * 2004-09-21 2010-02-03 富士通株式会社 平面アンテナおよび無線装置
CN1825704A (zh) * 2006-03-06 2006-08-30 浙江大学 角反射平面印制板偶极子天线
TWI413300B (zh) * 2009-09-14 2013-10-21 Htc Corp 平面指向性天線
TWI456835B (zh) * 2011-02-18 2014-10-11 Wistron Neweb Corp 天線、複合天線及射頻收發系統
CN103367875B (zh) * 2012-11-20 2015-05-20 漯河职业技术学院 半波阵子阵元及其组成的微带阵列天线
JP6201651B2 (ja) * 2013-11-07 2017-09-27 三菱電機株式会社 アンテナ装置およびアレイアンテナ装置
CN104901004B (zh) * 2015-06-01 2017-07-28 电子科技大学 一种高增益端射毫米波天线
CN105186118A (zh) * 2015-08-10 2015-12-23 哈尔滨工业大学 一种带有抛物线边界反射器的印刷准八木天线
EP3683891B1 (en) 2017-10-19 2024-04-10 Sony Group Corporation Antenna device
CN109301461B (zh) * 2018-11-22 2024-03-08 华诺星空技术股份有限公司 一种小型化超宽带平面八木天线
CN109546326A (zh) * 2018-12-14 2019-03-29 维沃移动通信有限公司 一种天线及终端设备
CN110148828B (zh) * 2019-05-22 2021-06-04 维沃移动通信有限公司 天线单元和电子设备
CN110401020B (zh) * 2019-07-24 2021-01-08 维沃移动通信有限公司 天线单元和电子设备

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