CN111786100A - 天线辐射单元及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线辐射单元及通信设备，涉及智能天线的技术领域，天线辐射单元，包括：介质基板、巴伦组件和接地片；其中，介质基板设置在巴伦组件的顶部，接地片设置在巴伦组件的底部；介质基板包括馈电层和耦合层，馈电层和耦合层设置在介质基板的相对的表面上；馈电层设置有馈电单元，耦合层设置有耦合单元，馈电单元与耦合单元对应的区域部分重叠，以形成天线辐射单元的耦合区域。本发明实施例提供的天线辐射单元及通信设备，通过调节上述重叠部分的耦合区域，能够实现高频电流正常通过，同时抑制低频电流，同时，该结构还可以实现高频单元共模共振频率向高频移动，使得共振频率落在低频工作带外，从而有效降低对低频辐射性能的影响。

Description

天线辐射单元及通信设备

技术领域

本发明涉及智能天线的技术领域，尤其是涉及一种天线辐射单元及通信设备。

背景技术

随着无线通信发展，基站天线向着多频多系统方向发展，但是多频天线不同频率之间存在干扰，会对辐射性能造成影响，引起方向图性能指标恶化，从而使得网络性能降低。

在以往天线中，往往通过增加高低频单元的距离来降低干扰，但是会造成天线尺寸偏大，不利于天线安装及布局，另外一种方式是将高频单元做成贴片形式，但是贴片单元无法实现超宽频，只能实现窄带天线，最新的单元设计通过在巴伦增加抑制电路，将共模共振移除在低频工作频带外，但是此种方法往往匹配难做，且损耗偏高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种天线辐射单元及通信设备，以缓解上述技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线辐射单元，包括：介质基板、巴伦组件和接地片；其中，所述介质基板设置在所述巴伦组件的顶部，所述接地片设置在所述巴伦组件的底部；所述介质基板包括馈电层和耦合层，所述馈电层和所述耦合层设置在所述介质基板的相对的表面上；所述馈电层设置有馈电单元，所述耦合层设置有耦合单元，所述馈电单元与所述耦合单元对应的区域部分重叠，以形成所述天线辐射单元的耦合区域。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述馈电单元包括预设数量的馈电线路，所述耦合单元包括预设数量的耦合臂；所述馈电线路与对应的所述耦合臂部分重叠，以形成所述天线辐射单元的耦合区域。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述天线辐射单元还包括设置在所述馈电层和所述耦合层的印制线路；所述印制线路用于对所述天线辐射单元的辐射特性进行调谐。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述印制线路包括设置在所述馈电层的至少一个第一线路，以及设置在所述耦合层且与对应的所述第一线路电连接的第二线路；所述第二线路的数量还与所述耦合臂的数量匹配，且，每个所述第二线路分别与对应的所述耦合臂电连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述介质基板还设置有至少一个金属过孔，所述第一线路与对应的所述第二线路通过所述金属过孔电连接。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述至少一个所述第一线路设置在所述馈电层的边缘位置；所述馈电线路设置在所述馈电层的中心位置，且，所述馈电线路在所述馈电层上形成的馈电区中还设置有与所述巴伦组件匹配的过孔，所述过孔用于将所述介质基板与所述巴伦组件进行固定。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述巴伦组件包括至少两个介质片，至少两个所述介质片嵌套设置。

结合第一方面的第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述介质片包括信号线和地线，所述信号线和所述地线分别设置在上述介质片相对的两个表面上；其中，所述信号线的一端通过所述巴伦组件的底部馈电输入，所述信号线的另一端耦合到所述地线；所述地线的一端与设置在所述巴伦组件的底部的所述接地片连接，另一端与所述馈电单元连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述接地片包括接地介质片，以及设置在所述接地介质片的底部的接地层；其中，所述接地介质片的底部为远离所述巴伦组件的表面；当所述接地片设置在所述巴伦组件的底部时，所述地线穿过所述接地介质片与所述接地层连接，以与所述接地片形成共地结构。

第二方面，本发明实施例还提供一种通信设备，该通信设备设置有第一方面所述的天线辐射单元。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的天线辐射单元及通信设备，通过将介质基板设置在巴伦组件的顶部，将接地片设置在巴伦组件的底部来组成天线辐射单元，并且，介质基板包括馈电层和耦合层，馈电层和耦合层设置在介质基板的相对的表面上，馈电层还设置有馈电单元，耦合层还设置有耦合单元，馈电单元与耦合单元对应的区域部分重叠，以形成天线辐射单元的耦合区域，通过调节上述重叠部分的耦合区域，能够实现高频电流正常通过，同时抑制低频电流，同时，该结构还可以实现高频单元共模共振频率向高频移动，使得共振频率落在低频工作带外，从而有效降低对低频辐射性能的影响。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

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为本发明实施例提供的一种天线辐射单元的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种天线辐射单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种馈电层的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种耦合层的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种天线辐射单元的等效电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种介质片的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种介质片的结构示意图。

图标：100-介质基板；101-巴伦组件；102-接地片；103-馈电单元；104-耦合单元；301-馈电线路；302-第一线路；303-金属过孔；304-过孔；402-耦合臂；403-第二线路；601-第一嵌套槽；602-第二嵌套槽；603-向上凸出部；604-向下凸出部；605-信号线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明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。

目前，多频天线的低频段可以包括GSM900频带，其工作在880-960MHz，低频段还可包括工作于790-880MHz的800M频带以及更低频带694-790Mhz的700M频带，多频天线的高频段可以包括工作于1710-1880MHz的GSM1800频带、工作频率1920-2170MHz的UMTS频带、以及工作频率2500-2700MHz的LTE2600M频带。

在上述各个频带的天线中，高频单元的单边辐射臂以及巴伦尺寸相当于低频带四分之一波长左右，可以等效为低频单极子天线，会产生低频带共模共振，干扰低频单元辐射性能。在以往天线中，往往通过增加高低频单元的距离来降低干扰，但是会造成天线尺寸偏大，不利于天线安装及布局，另外一种方式是将高频单元做成贴片形式，但是贴片单元无法实现超宽频，只能实现窄带天线，最新的单元设计通过在巴伦增加抑制电路，将共模共振移除在低频工作频带外，但是此种方法往往匹配难做，且损耗偏高。基于此，本发明实施例提供的一种天线辐射单元及通信设备，可以有效缓解上述问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种天线辐射单元进行详细介绍。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供了一种天线辐射单元，如图1，所示的一种天线辐射单元的结构示意图，包括：介质基板100、巴伦组件101和接地片102；其中，介质基板100设置在巴伦组件101的顶部，接地片102设置在巴伦组件101的底部。

具体地，介质基板100包括馈电层和耦合层，馈电层和耦合层设置在介质基板的相对的表面上；馈电层设置有馈电单元，耦合层设置有耦合单元，馈电单元与耦合单元对应的区域部分重叠，以形成天线辐射单元的耦合区域。

为了便于理解，图2示出了另一种天线辐射单元的结构示意图，其中，图2示出的是图1中天线辐射单元的不同视角的视图，并且，为了便于说明，以馈电层设置在介质基板的上表面，耦合层设置在介质基板的下表面为例进行说明，其中，图1中示出了设置在介质基板的上表面的馈电单元，即虚线框所示的馈电单元103，图2中示出了介质基板下表面上耦合层的耦合单元104。

具体实现时，如图1和图2所示，虚线框所示的馈电单元103在介质基板上表面所在的区域与耦合单元104在介质基板下表面所在的区域是部分重叠的，该重叠区域的大小可以根据天线辐射单元的设计需求进行确定，并且，从天线的调谐角度来说，该重叠区域可等效为电容结构，调节重叠区域面积大小可控制电容大小，进而能够实现高频电流正常通过，同时抑制低频电流。进一步，上述馈电单元与耦合单元部分重叠的结构，还可以实现高频单元共模共振频率向高频移动，使得共振频率落在低频工作带外，从而有效降低对低频辐射性能的影响。

因此，本发明实施例提供的天线辐射单元，通过将介质基板设置在巴伦组件的顶部，将接地片设置在巴伦组件的底部来组成天线辐射单元，并且，介质基板包括馈电层和耦合层，馈电层和耦合层设置在介质基板的相对的表面上，馈电层还设置有馈电单元，耦合层还设置有耦合单元，馈电单元与耦合单元对应的区域部分重叠，以形成天线辐射单元的耦合区域，通过调节上述重叠部分的耦合区域，能够实现高频电流正常通过，同时抑制低频电流，同时，该结构还可以实现高频单元共模共振频率向高频移动，使得共振频率落在低频工作带外，从而有效降低对低频辐射性能的影响。

在实际使用时，上述馈电单元包括预设数量的馈电线路，耦合单元包括预设数量的耦合臂；上述重叠区域相当于是馈电线路与耦合臂所在区域的部分重叠，即，馈电线路与对应的耦合臂部分重叠，以形成上述天线辐射单元的耦合区域。

为了便于理解，以上述馈电单元包括4个馈电线路，耦合单元包括4个耦合臂为例进行说明，并且，图3还示出了一种馈电层的结构示意图，图4还示出了一种耦合层的结构示意图。

其中，图3示出的是馈电层的俯视图，具体地，是介质基板100的上表面的俯视图，如图3所示，包括4个馈电线路301；图4示出的是耦合层的俯视图，具体地，是介质基板100的下表面的俯视图，如图4所示，包括4个耦合臂402。

在实际使用时，图3所示的单片馈电线路与图4中对应的耦合臂的总长度约为预设高频的四分之一波长左右，且，两两组合可形成半波振子，进而实现高频的正常辐射，上述馈电线路与耦合臂的耦合结构除了抑制共模信号外，还能够提升天线辐射单元作为高频辐射臂的匹配特性，能够使得输入阻抗更加平稳，扩展工作带宽。

应当理解，图3和图4中，是以介质基板为正方形为例进行说明，且，馈电线路和耦合臂在各自的表面上均匀排列，进而形成上述部分重叠的结构，而在其他实施方式中，介质基板的形状还可以是其他形式，如长方形、圆形、多边形或者其他形状，而馈电线路和耦合臂的数量和在介质基板表面的排列方式也可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，本发明实施例提供的天线辐射单元还包括设置在馈电层和耦合层的印制线路；该印制线路用于对天线辐射单元的辐射特性进行调谐。

具体地，印制线路包括设置在馈电层的至少一个第一线路，以及设置在耦合层且与对应的第一线路电连接的第二线路；第二线路的数量还与耦合臂的数量匹配，且，每个第二线路分别与对应的耦合臂电连接。

进一步，介质基板还设置有至少一个金属过孔，第一线路与对应的第二线路通过金属过孔电连接。

为了便于理解，图3和图4中还分别示出了第一线路、第二线路以及金属过孔的示意图，具体地，如图3所示的第一线路302，以及如图4所示的第二线路403，以及图3和图4中的金属过孔303。

具体地，第一线路302设在馈电层，即本发明实施例中的介质基板的上表面，第二线路403设置在耦合层，即，本发明实施例中的介质基板的下表面，并且，第一线路的数量与馈电线路的数量一致，如图3所示，使得每个馈电线路都对应有第一线路，同样，第二线路的数量也与耦合臂的数量一致，并且，如图4所示，每个耦合臂的末端均连接有第二线路。

在实际使用时，上述印制线路可以通过较细的弯折线实现，耦合臂的末端连接的第二线路、金属过孔以及第一线路连接构成了该耦合臂的延伸结构，其中弯折线构成的第二线路可等效为电感结构，可以允许高频的低频区间正常通过，而对高频的高频区间则形成抑制功能，以便于通过该结构使得高频通带内相对较低的频带相比相对较高的频带拥有更长的电流路径，使得整个频带具有几乎相等的电长度，进而能够稳定高频通带内高低频区间的增益和波宽特性。

进一步，图5还示出了一种天线辐射单元的等效电路示意图，其中，其中的电容C代表重叠区域等效的电容结构，电感L代表第二线路等效的电感结构，通过加载上述分布的电容和电感，可以实现共模抑制，同时实现宽频带稳定的辐射特性。

在实际使用时，如图3所示，上述至少一个第一线路设置在馈电层的边缘位置；馈电线路则设置在馈电层的中心位置，且，馈电线路在馈电层上形成的馈电区中还设置有与巴伦组件匹配的过孔，该过孔用于将介质基板与巴伦组件进行固定。具体地，如图3和图4所示的过孔304，该过孔304的尺寸与巴伦组件的尺寸相匹配，以便于将上述介质基板与巴伦组件进行固定。

进一步，上述巴伦组件包括至少两个介质片，至少两个介质片嵌套设置。具体地，图6示出了一种介质片的结构示意图，图7示出了另一种介质片的结构示意图，并且，为了便于理解，本发明实施例中以两个介质片正交嵌套组成巴伦组件为例进行说明，具体地，图6示出的是第一介质片的结构示意图，该第一介质片上设置有第一嵌套槽601，图7示出的是第二介质片，该第二介质片上设置有第二嵌套槽602，第一介质片和第二介质片通过第一嵌套槽601和第二嵌套槽602嵌套在一起组成上述巴伦组件。

进一步，第一介质片和第二介质片的两端均设置凸出部，如图6和图7所示，设置在介质片顶端的向上凸出部603用于将巴伦组件与介质基板固定连接，设置在介质片底部的向下凸出部604用于将巴伦组件与接地片固定连接。

进一步，上述介质片还包括信号线和地线，信号线和地线分别设置在上述介质片相对的两个表面上；其中，图6和图7中示出的分别是信号线所在表面对应的正视图，因此，图6和图7中还示出了信号线605。

具体地，信号线的一端通过巴伦组件的底部馈电输入，信号线的另一端耦合到地线；地线的一端与设置在巴伦组件的底部的接地片连接，另一端与馈电单元连接。具体地，地线通常采用中间开缝的形式，且，地线的底部与介质片底部的向下凸出部604一起连接至接地片，顶部与介质片一起穿过介质基板，进而与馈电层的馈电线路连接。

进一步，上述接地片包括接地介质片，以及设置在接地介质片的底部的接地层；其中，接地介质片的底部为远离巴伦组件的表面；

当接地片设置在巴伦组件的底部时，上述巴伦组件的介质片的地线穿过该接地介质片与接地层连接，以与上述接地片形成共地结构。

应当理解，本发明实施例中，以两个介质片正交嵌套组成巴伦组件为例进行说明，因此，图3和图4中所示的用于将介质基板与巴伦组件进行固定的过孔304的数量也是以两个介质片为例进行设置的，在其他实施例中，介质片的数量，以及介质片上的凸出部还可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种通信设备，具体地，该通信设备设置有上述天线辐射单元。

本发明实施例提供的通信设备，与上述实施例提供的天线辐射单元具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的通信设备的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，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。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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 (10)

1.一种天线辐射单元，其特征在于，包括：介质基板、巴伦组件和接地片；

其中，所述介质基板设置在所述巴伦组件的顶部，所述接地片设置在所述巴伦组件的底部；

所述介质基板包括馈电层和耦合层，所述馈电层和所述耦合层设置在所述介质基板的相对的表面上；

所述馈电层设置有馈电单元，所述耦合层设置有耦合单元，所述馈电单元与所述耦合单元对应的区域部分重叠，以形成所述天线辐射单元的耦合区域。

2.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述馈电单元包括预设数量的馈电线路，所述耦合单元包括预设数量的耦合臂；

所述馈电线路与对应的所述耦合臂部分重叠，以形成所述天线辐射单元的耦合区域。

3.根据权利要求2所述的天线辐射单元，其特征在于，所述天线辐射单元还包括设置在所述馈电层和所述耦合层的印制线路；

所述印制线路用于对所述天线辐射单元的辐射特性进行调谐。

4.根据权利要求3所述的天线辐射单元，其特征在于，所述印制线路包括设置在所述馈电层的至少一个第一线路，以及设置在所述耦合层且与对应的所述第一线路电连接的第二线路；

所述第二线路的数量还与所述耦合臂的数量匹配，且，每个所述第二线路分别与对应的所述耦合臂电连接。

5.根据权利要求4所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质基板还设置有至少一个金属过孔，所述第一线路与对应的所述第二线路通过所述金属过孔电连接。

6.根据权利要求4所述的天线辐射单元，其特征在于，至少一个所述第一线路设置在所述馈电层的边缘位置；

所述馈电线路设置在所述馈电层的中心位置，且，所述馈电线路在所述馈电层上形成的馈电区中还设置有与所述巴伦组件匹配的过孔，所述过孔用于将所述介质基板与所述巴伦组件进行固定。

7.根据权利要求1所述的天线辐射单元，其特征在于，所述巴伦组件包括至少两个介质片，至少两个所述介质片嵌套设置。

8.根据权利要求7所述的天线辐射单元，其特征在于，所述介质片包括信号线和地线，所述信号线和所述地线分别设置在上述介质片相对的两个表面上；

其中，所述信号线的一端通过所述巴伦组件的底部馈电输入，所述信号线的另一端耦合到所述地线；

所述地线的一端与设置在所述巴伦组件的底部的所述接地片连接，另一端与所述馈电单元连接。

9.根据权利要求8所述的天线辐射单元，其特征在于，所述接地片包括接地介质片，以及设置在所述接地介质片的底部的接地层；其中，所述接地介质片的底部为远离所述巴伦组件的表面；

当所述接地片设置在所述巴伦组件的底部时，所述地线穿过所述接地介质片与所述接地层连接，以与所述接地片形成共地结构。

10.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备设置有权利要求1～9任一项所述的天线辐射单元。

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