CN111697341B - 狭缝天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种狭缝天线及通信设备，属于通信技术领域。本发明的狭缝天线，包括：介质层，具有相对设置的第一表面和第二表面；辐射层，设置在所述介质层的第一表面，且所述辐射层上具有狭缝；第一屏蔽层，设置在所述介质层的第二表面，且与所述辐射层电连接。

Description

狭缝天线及通信设备

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种狭缝天线及通信设备。

背景技术

径向线缝隙天线由于同时具备波导缝隙阵列损耗小、微带天线结构简单、剖面低的优点，被广泛的应用于毫米波微波系统。通常径向线缝隙天线由上下两块距离小于1/2波长的金属板构成，形成径向波导，在上层金属板上形成设计好的缝隙，从而可以实现任意的极化方式或辐射特性。

因为径向线缝隙天线的效率随着尺寸的增大而增大，但是金属波导的加工方式在大面积制备时时会出现较严重的变形，从而影响径向波导间距；另外，随着频率的增加，辐射缝隙的尺寸及间距会进一步降低，因此机加工艺无法满足设计需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种狭缝天线及通信设备。

第一方面，本公开实施例提供一种狭缝天线，其包括：

介质层，具有相对设置的第一表面和第二表面；

辐射层，设置在所述介质层的第一表面，且所述辐射层上具有狭缝；

第一屏蔽层，设置在所述介质层的第二表面，且与所述辐射层电连接。

其中，所述狭缝天线具有辐射区和环绕所述辐射区的周边区；所述介质层包括第一子介质层和第二子介质层；所述第一子介质层背离所述第二子介质层的表面用作所述介质层的第一表面；所述第二子之介质层背离所述第一子介质层的表面用作所述介质层的第二表面；所述狭缝天线还包括位于所述第一子介质层和第二子介质层之间的第二屏蔽层；且所述第二屏蔽层位于所述辐射区内。

其中，所述狭缝天线具有辐射区和环绕所述辐射区的周边区；在所述周边区设置有贯穿所述介质层的过孔，所述辐射层和所述第一屏蔽层通过贯穿所述介质层的过孔电连接。

其中，所述过孔的数量为多个；多个所述过孔环绕所述辐射区均匀排布。

其中，所述辐射层的狭缝排布成多圈，每一圈上的狭缝之间的间距相同，且任意两相邻圈的所述狭缝之间的间距相同。

其中，所述辐射层上狭缝排布成螺旋状，且在所述狭缝的排布方向上，任意两相邻设置的所述狭缝之间的间距相同。

其中，所述狭缝天线还包括馈电元件，用于将电磁波信号馈入所述介质层；所述馈电元件的馈入点位于所述辐射层的中心位置。

其中，所述介质层的材料包括玻璃。

其中，所述介质层的厚度为100μm至10mm。

其中，所述辐射层、所述第一屏蔽层的材料均包括金属。

第二方面，本公开实施例提供一种通信设备，其包括上述的狭缝天线。

附图说明

图1为本公开实施例的一种狭缝天线的结构示意图；

图2为本公开实施例的狭缝天线的俯视图；

图3为本公开实施例的狭缝天线的仰视图；

图4为本公开实施例的另一种狭缝天线的结构示意图；

图5为本公开实施例的狭缝天线的另一俯视图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在此需要说明的是，在本公开实施例中所涉及的狭缝天线的结构包括但不限于圆柱体、长方体、正方体等。在下述实施例的描述中以狭缝天线的结构为圆柱体为例进行说明。在本公开实施例中，狭缝天线所采用的介质层的材料包括但不限于玻璃，也即介质层可以为玻璃介质层；事实上介质层的材料也可以采用石英等能够形成平整表面结构的任何绝缘材料。在下述实施例中以介质层为例玻璃介质层为例进行说明，但这并不构成对本公开实施例保护范围的限制。

第一方面，图1为本公开实施例的一种狭缝天线的结构示意图；图2为本公开实施例的狭缝天线的俯视图；图3为本公开实施例的狭缝天线的仰视图；结合图1-3所示，本公开实施例提供一种狭缝天线，具体为径向线狭缝天线，其包括玻璃介质层10、第一屏蔽层30、辐射层20。该玻璃介质层10包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面也即图1中的玻璃介质层10的上表面，第二表面则为玻璃介质层10的下表面。辐射层20设置在玻璃介质层10的第一表面上，且该辐射层20上具有狭缝21；第一屏蔽层30设置在玻璃介质层10的第二表面，且与设置在玻璃介质层10的第一表面上的辐射层20电连接。当然，狭缝天线还包括馈电元件50等结构，其中，馈电元件50用于通过第一屏蔽层30将电磁波馈入玻璃介质层10。

本公开实施例中的狭缝天线的介质层选用玻璃基，也即玻璃介质层10，可以理解的是，玻璃具有较高的介电常数，因此可以显著降低电磁波的介质波长，而辐射层20和第一屏蔽层30之间的距离与电磁波的波长正相关，这样一来，采用玻璃介质层10可以有效的减小狭缝天线的尺寸。同时，由于玻璃具有非常平整的表面，且厚度均一性非常好，因此可以保持径向波导的纵向一致性。

在一个示例中，狭缝天线的玻璃介质层10为由单层结构。狭缝天线具有周边区Q2和辐射区Q1。在玻璃介质层10对应周边区Q2设置有过孔40，辐射层20和第一屏蔽层30通过过孔40电连接。在一些实施例中，过孔40的数量可以为多个，且多个过孔40环绕辐射区Q1均匀排布。这样一来，可以使得辐射层20和第一屏蔽层30可以良好的电连接，当然，辐射层20还可以通过玻璃介质层10的边缘与第一屏蔽层30连接。其中，本公开实施例中的玻璃介质层10上的过孔40采用TGV(玻璃打孔工艺)形成，过孔40可以是金属过孔40，也即在过孔40的内壁上形成一层金属导电层，或者在过孔40中填充金属。辐射层20和第一屏蔽层30可以采用电镀工艺分别形成在玻璃介质层10的第一表面和第二表面上。辐射层20上的狭缝21则是通过图案化工艺形成的。对于玻璃介质层10的厚度则取决定于狭缝天线的频率，频率越大选取的玻璃介质层10的厚度越薄。也就是说，在本公开实施例中，可以根据狭缝天线的频率设计玻璃介质层10的厚度。在本公开实施例中，玻璃介质层10可以为单层结构的玻璃，也可以为多层结构的玻璃。

在另一个示例中，图4为本公开实施例的另一种狭缝天线的结构示意图；如图4所示，狭缝天线具有周边区Q2和辐射区Q1。狭缝天线中的玻璃介质层10包括第一子介质层11和第二子介质层12，该狭缝天线还包括设置在第一子介质层11和第二子介质层12之间的第二屏蔽层60，且第二屏蔽层60的边缘与周边区Q2具有一定的距离。其中，第一子介质层11背离第二子介质层12的表面用作玻璃介质层10的第一表面；第二子介质层12背离第一子介质层11的表面用作玻璃介质层10的第二表面。辐射层20形成第一子介质层11背离第二子介质层12的表面；第一屏蔽层30则形成在第二子介质层12背离第一子介质层11的表面。辐射层20和第一屏蔽层30通过贯穿第一子介质层11和第二子介质层12的过孔40连接。第二屏蔽层60可以形成在第一子介质层11靠近第二子介质层12的表面，也可以形成在第二子介质层12靠近第一子介质层11的表面，在以下以第二屏蔽层60形成在第一子介质层11靠近第二子介质层12的表面为例进行描述。第一子介质层11和第二子介质层12上的过孔40均可以采用TGV形成，过孔40可以是金属过孔40，也即在过孔40的内壁上形成一层金属导电层，或者在过孔40中填充金属。辐射层20和第二屏蔽层60可以采用电镀工艺分别形成在第一子介质层11的上下两个表面上，辐射层上的狭缝21可以通过图案化工艺形成。第一屏蔽层30可以采用电镀工艺形成在第二子介质层12的下表面上，通过VAS(真空对盒工艺)将第一子介质层11和第二子介质层12对盒，保证双层馈电层具有极高的对位精度。玻璃介质层10的厚度则取决定于狭缝天线的工作频率，频率越大选取的玻璃介质层10的厚度越薄。也就是说，在本公开实施例中，可以根据狭缝天线的频率设计玻璃介质层10的第一子介质层11和第二子介质层12的厚度。在本公开实施例中，第一子介质层11和第二子介质层12均可以为单层结构的玻璃或者多层结构的玻璃。

该种结构的狭缝天线，第二屏蔽层60与过孔40之间不存在电连接的关系，第二屏蔽层60的作用主要是用于均匀馈入至玻璃介质层10中的电磁波；具体的馈电元件50所馈入的电磁波进去第二子介质层12，由第二子介质层12的中线沿其狭缝天线径向传播经，再由第二屏蔽层60的边缘传播至第一子介质层11，这样一来，电磁波在第一子介质层11中由中心向边缘传播，在第二子介质层12则由边缘向中心传播，再由辐射层20上狭缝21辐射出去，从而使得电磁波的传输辐射更加均匀。

在一些实施例中，辐射层20的狭缝21为多个，且多个狭缝21排布成多圈，每一圈上的狭缝21均匀间隔排布，且任意两相邻圈的狭缝21之间的间距相同，这样一来，由本公开实施例的狭缝天线所辐射出的电磁波均匀。在此需要说明的是，在本公开实施例中以狭缝天线的结构为圆柱体为例，因此，各圈狭缝21呈圆形排布。而若狭缝天线的结构为正方体，此时各圈狭缝21可以呈正方形排布。当然，如图5所示，辐射区Q1为圆形区域，其中的各圈狭缝21均呈圆形排布，而对于周边区Q2的边缘为方形。也就是说，狭缝天线的轮廓形状可以与辐射区Q1的形状不同，也即与辐射区Q1中各圈狭缝21所排布的形状不同。

在此需要说明的是，在本公开实施例中并不对狭缝21的形状进行限定，该狭缝21可以为“L”型也可以一字型等。

另外，各圈狭缝21同心设置，馈电元件50的馈入点对应各圈狭缝21中心位置。之所以如此设置也是为了电磁波辐射的更加均匀。

在一些实施例中，辐射层的狭缝21为多个，且多个狭缝21呈螺旋状排布，且沿狭缝21的排布方向上，任意相邻狭缝21之间的间距相同。在此需要说明的是，狭缝21呈螺旋状排布是，狭缝的排布方向是指各个狭缝21的中心所连接形成的曲线的走向。这样一来，由本公开实施例的狭缝天线所辐射出的电磁波均匀。

在一些实施例中，馈电元件50的馈入点辐射区Q1的中心位置，以便于电磁波均匀辐射。

在一些实施例中，玻璃介质层10的厚度在厚度100μm至10mm左右，具体厚度设计取决于玻璃介质层10的介电常数及天线工作频率。

在一些实施例中，馈电元件50具体为探针，在第一屏蔽层30上设置有开口，在玻璃介质层10与该开口对应的位置设置有半孔，探针通过第一屏蔽30层上的开口馈入玻璃介质层10的半孔中，且馈电元件50通过焊接的方式与第一屏蔽层30连接。

在一些实施例中，上述的第一屏蔽层30、第二屏蔽层30、辐射层20均采用金属材料。具体可以包括但不限于铜、金、银等低电阻、低损耗金属，可以采用磁控溅射、热蒸发、电镀等方法制备。

第二方面，本公开实施例提供了一种通信设备，其包括上述的天线。对于该通信设备的效果与上述天线的效果相同，在此不再重复赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种狭缝天线，其包括：

介质层，具有相对设置的第一表面和第二表面；

辐射层，设置在所述介质层的第一表面，且所述辐射层上具有狭缝；

第一屏蔽层，设置在所述介质层的第二表面，且与所述辐射层电连接；

所述狭缝天线具有辐射区和环绕所述辐射区的周边区；所述狭缝位于所述辐射区；在所述周边区设置有贯穿所述介质层的过孔，所述辐射层和所述第一屏蔽层通过贯穿所述介质层的过孔电连接；所述介质层包括第一子介质层和第二子介质层；所述第一子介质层背离所述第二子介质层的表面用作所述介质层的第一表面；所述第二子介质层背离所述第一子介质层的表面用作所述介质层的第二表面；所述狭缝天线还包括位于所述第一子介质层和第二子介质层之间的第二屏蔽层；且所述第二屏蔽层位于所述辐射区内；

所述第二屏蔽层与所述过孔不存在电连接关系；所述第一屏蔽层在所述第一表面上的正投影覆盖并超出所述第二屏蔽层在所述第一表面上的正投影；

其中，所述第一子介质层和所述第二子介质层的材料均包括玻璃。

2.根据权利要求1所述的狭缝天线，其中，所述过孔的数量为多个；多个所述过孔环绕所述辐射区均匀排布。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的狭缝天线，其中，所述辐射层的狭缝排布成多圈，每一圈上的狭缝之间的间距相同，且任意两相邻圈的所述狭缝之间的间距相同。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的狭缝天线，其中，所述辐射层上狭缝排布成螺旋状，且在所述狭缝的排布方向上，任意两相邻设置的所述狭缝之间的间距相同。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的狭缝天线，其中，所述狭缝天线还包括馈电元件，用于将电磁波信号馈入所述介质层；所述馈电元件的馈入点位于所述辐射层的中心位置。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的狭缝天线，其中，所述介质层的厚度为100μm至10mm。

7.根据权利要求1-2中任一项所述的狭缝天线，其中，所述辐射层、所述第一屏蔽层的材料均包括金属。

8.一种通信设备，其包括权利要求1-7中任一项所述的狭缝天线。