CN111834755A - 天线装置及显示面板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线装置和显示面板，属于天线技术领域。本发明提供的一种天线装置包括天线单元和反射板。反射板设置在天线单元的第一侧，用于反射天线单元向第一侧发送的射频信号，其中，反射板具有电磁带隙结构。本发明提供的天线装置，由于反射板具有电磁带隙结构，当天线单元发送的射频信号照射到电磁带隙结构上，电磁带隙结构会反射该射频信号，且电磁带隙结构所反射的射频信号的相位，与照射到电磁带隙结构上的射频信号的相位相同，因此射频信号几乎被完全反射，从而能够增加反射板的反射效率，进而提高天线装置的信号增益，改善天线单元的辐射性能。

Description

天线装置及显示面板

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种天线装置及显示面板。

背景技术

天线装置中的天线单元通常包括第一电极片、第二电极片和二者之间的介质板，介质板的厚度限制了天线的辐射效率，而若天线单元为全向辐射天线，例如单极子天线，天线单元会向所有方向发送射频信号，则导致射频信号的增益较低，因此通常会设置反射板，利用反射板将天线单元超想需要屏蔽信号的方向上发送的射频信号反射，但相关技术中，反射板的反射效率较低，损耗较大。

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，提供一种天线装置，其能够增加天线装置中反射板的反射效率，从而提高天线装置的信号增益。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种天线装置，包括天线单元和反射板；

所述天线单元用于发送射频信号；

所述反射板设置在所述天线单元的第一侧，用于反射所述天线单元向第一侧发送的射频信号；其中，所述反射板具有电磁带隙结构。

本发明实施例提供的天线装置，由于在天线单元第一侧设置了反射板，所以反射板能够反射天线单元向第一侧发送的射频信号，又由于反射板具有电磁带隙结构，当天线单元发送的射频信号照射到电磁带隙结构上，电磁带隙结构会反射该射频信号，且电磁带隙结构所反射的射频信号的相位，与照射到电磁带隙结构上的射频信号的相位相同，因此射频信号几乎被完全反射，从而能够增加反射板的反射效率，进而提高天线装置的信号增益，改善天线单元的辐射性能。

优选的是，所述电磁带隙结构包括介质基板、电磁带隙层和参考电位板；所述介质基板设置在所述电磁带隙层和所述参考电位板之间；其中，所述电磁带隙层包括多个电磁带隙单元，多个所述电磁带隙单元周期排列。

优选的是，所述电磁带隙单元包括多个片状结构和传输线；相邻的所述电磁带隙单元之间的片状结构形成电容，相邻的所述电磁带隙单元的传输线相连接形成电感。

优选的是，所述电磁带隙单元为一矩形结构，所述片状结构为三角片状结构，所述传输线为米字传输线；所述电磁带隙单元包括四个所述三角片状结构和一个所述米字传输线；其中，

四个所述三角片状结构分别设置在所述矩形结构的四个角，所述米字传输线设置在所述矩形结构的中间，所述米字传输线具有两条相交叉的斜向传输线，每条所述斜向传输线分别连接位于矩形结构的对角的两个所述三角片状结构。

优选的是，所述反射板与所述天线单元之间的间距小于或等于0.2毫米。

优选的是，所述电磁带隙层的材料包括氧化铟锡。

优选的是，所述反射板与所述天线单元平行设置。

优选的是，所述天线单元包括多个天线子单元，多个所述天线子单元呈阵列排布；所述反射板的面积大于或等于多个所述天线子单元的面积之和。

相应地，本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述天线装置。

优选的是，所述显示面板还包括面板，所述面板包括多个呈阵列分布的发光器件，所述发光器件包括第一电极、第二电极和设置在二者之间的发光层；

所述反射板中的所述电磁带隙结构包括介质基板、电磁带隙层和参考电位板，所述介质基板设置在所述电磁带隙层和所述参考电位板之间；

其中，所述参考电位板与所述第一电极共用结构。

附图说明

图1为本公开实施例提供的天线装置的一种实施例结构示意图；

图2为本公开实施例提供的天线装置的一种实施例的工作原理图；

图3为本公开实施例提供的天线装置中反射板中电磁带隙结构的层结构图；

图4为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙层中电磁带隙单元的一种周期排布方式的结构图之一；

图5为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙层中电磁带隙单元的一种周期排布方式的结构图之二；

图6为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙层中电磁带隙单元的一种周期排布方式的结构图之三；

图7为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙层中电磁带隙单元的一种周期排布方式的结构图之四；

图8为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙层中电磁带隙单元的一种结构示意图；

图9为本公开实施例提供的天线装置中电磁带隙结构的一种实施例的等效电路原理图；

图10为本公开实施例提供的天线装置中天线单元的一种实施例的结构示意图；

图11为公开本实施例提供的天线装置中电磁带隙结构反射的射频信号的相位随入射的射频信号的频率变化的曲线图；

图12为公开本实施例提供的天线装置中插入损耗与电磁带隙结构所反射的射频信号频率的关系图；

图13为公开本实施例提供的天线装置中反射板具有电磁带隙结构的实施例中，天线单元的增益与距离h的增益关系图；

图14为公开本实施例提供的天线装置中反射板为PEC的实施例中，天线单元的增益与距离h的增益关系图；

图15为公开本实施例提供的天线装置中反射板具有电磁带隙结构的实施例中，天线单元的输入端口的反射损耗与频率的关系图；

图16为公开本实施例提供的天线装置中反射板不具有电磁带隙结构的实施例中，天线单元的输入端口的反射损耗与频率的关系图；

图17为本实施例提供的显示面板的一种实施例的层结构图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本公开实施例，但是所示的实施例可以以不同形式来体现，且不应当被解释为限于本公开阐述的实施例。反之，提供这些实施例的目的在于使本公开透彻和完整，并将使本领域技术人员充分理解本公开的范围。

本公开实施例的附图用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。通过参考附图对详细示例实施例进行描述，以上和其他特征和优点对本领域技术人员将变得更加显而易见，

本公开实施例可借助本公开的理想示意图而参考平面图和/或截面图进行描述。因此，可根据制造技术和/或容限来修改示例图示。

在不冲突的情况下，本公开各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

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。

除非另外限定，否则本公开所用的所有术语(包括技术和科学术语)的含义与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。还将理解，诸如那些在常用字典中限定的那些术语应当被解释为具有与其在相关技术以及本公开的背景下的含义一致的含义，且将不解释为具有理想化或过度形式上的含义，除非本公开明确如此限定。

本公开实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。

如图1、图2所示，图1、图2中以空间坐标系示出结构示意图，空间坐标系包括互相垂直的X轴、Y轴、Z轴。本实施例提供一种天线装置，该天线装置包括天线单元1和反射板2，天线单元1用于发送射频信号，反射板2设置在天线单元1的第一侧，反射板2用于反射天线单元1向天线单元1的第一侧发送的射频信号，例如，如图2所示，以第一侧为下侧为例，反射板2设置在天线单元1的下侧，天线单元1向朝下侧的方向S1发射的射频信号，将被反射板2反射回去，因此增强了天线单元1朝上侧的方向S2的辐射性能，可称方向S1为屏蔽方向，方向S2为增益方向。其中，反射板2具有电磁带隙(Electromagnetic Band Gap，EBG)结构。由于在天线单元1的第一侧设置了反射板2，所以反射板2能够反射天线单元1向第一侧发送的射频信号，又由于反射板2具有电磁带隙结构，当天线单元1发送的射频信号照射到电磁带隙结构上，电磁带隙结构会反射该射频信号，且根据电磁带隙结构的同相反射性质，电磁带隙结构所反射的射频信号(即反射波)的相位，与照射到电磁带隙结构上的射频信号(即入射波)的相位相同，因此射频信号几乎被完全反射，从而能够增加反射板2的反射效率，进而提高天线装置的信号增益，改善天线单元1的辐射性能。

需要说明的是，天线单元1的第一侧，可以指天线单元1的任意方向，反射板2设置在天线单元1的第一侧即反射板2将天线单元1朝第一侧方向发射的射频信号反射，因此第一侧为天线单元1需要的屏蔽方向，例如图1所示，第一侧为天线单元1的下侧，则反射板2设置在天线单元1的下侧，天线单元1的下侧即为天线单元1的屏蔽方向，反射板2将天线单元1朝下发送的射频信号反射至上侧，以增强天线单元1朝上发射的射频信号的辐射能量。图2中h为天线单元1与反射板2的距离，下续详述。

可选地，如图3、图4所示，反射板2的电磁带隙结构可以包括多层结构，例如，电磁带隙结构包括电磁带隙层21、介质基板22和参考电位板23，介质基板22设置在电磁带隙层21和参考电位板23之间。其中，电磁带隙层21包括多个电磁带隙单元211，多个电磁带隙单元211周期排列。进一步地，如图4-图7所示，电磁带隙层21中的多个电磁带隙单元211可以按照任意方式周期排列，例如，可以呈阵列排布(如图4所示)，或者，可以单行排列(如图5所示)，也可以单列排列(如图6所示)，又例如可以呈螺旋形排列(如图7)所示，具体的对电磁带隙单元211周期排列的方式不做限定，只要能形成电磁带隙结构即可。以下皆以多个电磁带隙单元211呈阵列排布为例进行说明。

进一步地，电磁带隙层21可以采用各种导电材料，例如可以为金属，也可以为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)。参考电位板23可以为一整面的金属板，参考电位板23与电磁带隙层21相对设置，参考电位板23用于提供参考电压，因而参考电位板23的电位小于电磁带隙层21的电位。介质基板22的厚度根据电磁带隙结构需要反射的射频信号的频率来设置，且介质基板22的介电常数根据电磁带隙层21和参考电位板23的材料设置，例如，介质基板22的介电常数在2.2～12之间。介质基板22可以采用各种类型的材料，例如玻璃。若本实施例提供的天线装置应用在显示面板中，天线装置设置在面板上(即屏上天线)，则电磁带隙层可以采用ITO，介质基板22可以为玻璃基板，则实现反射板2的透明化，从而避免影响显示面板的出光率。

可选地，反射板2具有电磁带隙结构，电磁带隙结构包括电磁带隙层21，电磁带隙层21包括多个电磁带隙单元211，电磁带隙单元211的具体形状可以包括任意形状，例如，电磁带隙单元211可以包括多个片状结构和传输线，相邻的电磁带隙单元211之间的片状结构形成电容C，相邻的电磁带隙单元211的传输线相连接，相连的传输线形成电感L，通过相邻的电磁带隙单元211相连，即形成的电容C和电感L也相并联，从而形成谐振电路(以下称“LC电路”)。周期排列的电磁带隙单元211可以等效为谐振特性较强的LC电路，由于LC电路在谐振时电抗无穷大，因此可以阻止与LC电路的谐振频率相近或相等的电磁波(例如射频信号)传播，从而形成频率带隙，若天线单元1发送的射频信号的频率在频率带隙的范围内，则可以阻止天线单元1朝反射板2发送的射频信号的传播，再将射频信号同相反射，从而改善天线单元1的辐射性能。

可选地，参见图8、图9，电磁带隙单元211可以为一矩形结构，电磁带隙单元211的片状结构为三角片状结构，传输线为米字传输线。具体地，电磁带隙单元211包括四个三角片状结构，分别为第一三角片状结构01、第二三角片状结构02、第三三角片状结构03、第四三角片状结构04，电磁带隙单元211还包括一个米字传输线05，米字传输线05包括四条传输线，分别为第一斜向传输线051，第二斜向传输线052，第一竖向传输线053，第一横向传输线054，四者相交叉形成米字形。其中，第一三角片状结构01、第二三角片状结构02、第三三角片状结构03、第四三角片状结构04依次设置在矩形结构的四个角，米字传输线05设置在矩形结构的中间，米字传输线05中每条斜向传输线分别连接位于矩形结构的对角的两个三角片状结构，也就是说，第一斜向传输线051连接位于对角的第一三角片状结构01和第三三角片状结构03，第二斜向传输线052连接位于对角的第二三角片状结构02和第四三角片状结构04。电磁带隙层22中的多个电磁带隙单元211皆同上述结构，如图9所示，以相邻的两个电磁带隙单元211为例，若天线单元1朝反射板2发送电磁信号，反射板2中的电磁带隙结构与射频信号所产生的电磁波相互作用,就会在电磁带隙结构中的多个电磁带隙单元211中产生一定的感应电流，相邻的两个电磁带隙单元211的横向传输线相连，形成第一电感L1，相邻的两个电磁带隙单元211相邻的一边都包括位于上角的三角片状结构和位于下角的三角片状结构，给位于不同的电磁带隙单元211的上角的三角片状结构编号为A1、B1，给位于不同的电磁带隙单元211的下角的三角片状结构编号为A2、B2，则位于上角的三角片状结构A1和三角片状结构B1形成第一电容C1，位于下角的三角片状结构A2和三角片状结构B2形成第二电容C2，并且第一电感L1、第一电容C1和第二电容C2在相邻的两个电磁带隙单元211中的米字传输线05的中心相并联，从而等效为如图9下侧所示的LC电路，多个电磁带隙单元211周期排列，则形成多个相连的LC电路，且多个LC电路的谐振频率一致，因此能够在LC电路的谐振频率的附加形成电磁带隙，从而可以禁止频率接近或等于LC电路的谐振频率的射频信号传播，并对射频信号进行同相反射，进而形成一整面具有反射性的电磁带隙结构用作反射板2。

可选地，如图2所示，反射板2与天线单元1平行设置，天线单元1朝反射板2发送的射频信号会垂直照射到反射板2中的电磁带隙结构，射频信号会被全部同相反射,不会产生互相抵消的现象，从而增大了反射板2的反射率。

参见图11，通过高频结构仿真(High Frequency Structure Simulator，HFSS)分析，假设射频信号平面波垂直入射反射板2中的电磁带隙结构，图11为电磁带隙结构反射的射频信号的相位(X坐标)，随入射的射频信号的频率变化的曲线图(Y坐标)，通常将反射的射频信号的相位(以下称“反射相位”)在-90度至90度对应的频率范围称为同相反射频段，以一种电磁带隙结构的实施例为例，例如如图3所示的一电磁带隙单元211形成的电磁带隙结构为例，参见图11,该电磁带隙结构的反射相位在[-90°,90°]之间对应的反射频段为13GHz～32GHz，假设需要反射的天线单元1发送的射频信号的频段为26.5GHz～29.5GHz，且由于插入损耗小于-20dB的频率范围为频率带隙范围(即电磁带隙结构的有效范围)，因此电磁带隙结构在实现反射频段在26.5GHz～29.5GHz之间，还需要插入损耗小于-20dB，则参见图12，图12中横坐标为电磁带隙结构可以反射的射频信号频率，纵坐标为尺寸比例(Scale)参数为0.4时的插入损耗，以电磁带隙结构包括单行排列的6个电磁带隙单元211为例，在尺寸比例参数0.4，-20dB带宽可以满足反射频段在28GHz～30.5GHz。

参见图13、图14，图13为反射板2具有电磁带隙结构时，天线单元1的增益(纵坐标)与距离h(横坐标)的增益关系图，距离h即为天线单元1与反射板2之间的距离；图14为反射板2为理想电导体(PEC)时，天线单元1的增益(纵坐标)与距离h(横坐标)的增益关系图，由于反射板2为PEC，因此可以不考虑插入损耗，距离h即为天线单元1与反射板2之间的距离。从图13中可知，天线单元1与具有电磁带隙结构的反射板2距离为0.2时出现增益极值，从图14中可知，天线单元1与为PEC的反射板2距离为2.5毫米时才出现增益极值，也就是说，在其他条件(例如反射板的形状、尺寸等)相同的情况下，本实施例提供的反射板2由于采用电磁带隙结构，因此天线单元1与反射板2的出现增益极值的距离大大减小，例如，反射板2与天线单元1平行设置，且反射板2与天线单元1之间的间距小于或等于0.2毫米，从而反射板2和天线单元1之间的间距可以设置得较小，从而可以减小天线装置的整体尺寸，有利于天线装置的集成化。

参见图15、图16，图15为反射板2具有电磁带隙结构，若反射板2将天线单元1向反射板2发送的射频信号发射，天线单元1的输入端口的反射损耗与射频信号的频率的关系图；图16为反射板2不具有电磁带隙结构，若反射板2将天线单元1向反射板2发送的射频信号发射，天线单元1的输入端口的反射损耗与射频信号的频率的关系图。由图15、图16对比可知，本实施例提供的反射板2有效改善了输入端口的参数，可以使谐振点变低，从而减少天线单元1的输入端口的反射损耗，引入新的谐振点，拓展天线单元1的输入端口的带宽。

可选地，如图10所示，在本实施例提供的天线装置中，天线单元1可以采用天线阵列的结构，即天线单元1包括多个天线子单元11，多个天线子单元11呈阵列排布。反射板2的面积大于或等于多个天线子单元11的面积之和，也就是说，反射板2中电磁带隙结构的面积(即电磁带隙单元211周期排列形成的面积)大于或等于多个天线子单元11的面积之和，以保证电磁带隙结构能够覆盖全部天线子单元11，对多个天线子单元11朝反射板2发送的射频信号都进行反射。

可选地，如图10所示，在本实施例提供的天线装置中，多个天线子单元11可以为多种类型的天线，例如贴片天线、单极子天线、振子天线等，本实施例中对天线子单元11的类型不做限制。

相应地，本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述天线装置。该显示面板可以包括各种类型的显示面板，例如液晶显示面板(LCD面板)或有机电致发光显示面板(OLED面板)等，以下以显示面板为OLED面板为例进行说明。

可选地，如图17所示，显示面板包括天线装置001和面板002，天线装置001为屏上天线，天线装置001的材质皆可达到透明化，从而整个天线装置001设置在面板002上。面板002包括多个呈阵列分布的发光器件E，为了便于描述，图17仅示出一个发光器件E处的显示面板的层结构图，发光器件E包括第一电极E1、第二电极E3和设置在二者之间的发光层E2，第一电极E1靠近天线装置001设置。天线装置001包括天线单元1和反射板2，天线单元1设置在反射板2上方，反射板2中包括电磁带隙结构，电磁带隙结构包括介质基板22、电磁带隙层21和参考电位板23，介质基板22设置在电磁带隙层21和参考电位板23之间，其中，电磁带隙结构中的参考电位板23与发光器件E的第一电极E1共用结构，从而可以在不影响显示面板的出光率的基础下，减少显示面板的厚度，易于实现显示面板的轻薄化。

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 (10)

1.一种天线装置，其特征在于，包括天线单元和反射板；

所述天线单元用于发送射频信号；

所述反射板设置在所述天线单元的第一侧，用于反射所述天线单元向第一侧发送的射频信号；其中，所述反射板具有电磁带隙结构。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述电磁带隙结构包括介质基板、电磁带隙层和参考电位板；所述介质基板设置在所述电磁带隙层和所述参考电位板之间；其中，所述电磁带隙层包括多个电磁带隙单元，多个所述电磁带隙单元周期排列。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述电磁带隙单元包括多个片状结构和传输线；相邻的所述电磁带隙单元之间的片状结构形成电容，相邻的所述电磁带隙单元的传输线相连接形成电感。

4.根据权利要求3所述的天线装置，其特征在于，所述电磁带隙单元为一矩形结构，所述片状结构为三角片状结构，所述传输线为米字传输线；所述电磁带隙单元包括四个所述三角片状结构和一个所述米字传输线；其中，

四个所述三角片状结构分别设置在所述矩形结构的四个角，所述米字传输线设置在所述矩形结构的中间，所述米字传输线具有两条相交叉的斜向传输线，每条所述斜向传输线分别连接位于矩形结构的对角的两个所述三角片状结构。

5.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述电磁带隙层的材料包括氧化铟锡。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述反射板与所述天线单元平行设置。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述反射板与所述天线单元之间的间距小于或等于0.2毫米。

8.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线单元包括多个天线子单元，多个所述天线子单元呈阵列排布；所述反射板的面积大于或等于多个所述天线子单元的面积之和。

9.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的天线装置。

10.根据权利要求9所述的显示面板，其特征在于，所述显示面板还包括面板，所述面板包括多个呈阵列分布的发光器件，所述发光器件包括第一电极、第二电极和设置在二者之间的发光层；

所述反射板中的所述电磁带隙结构包括介质基板、电磁带隙层和参考电位板，所述介质基板设置在所述电磁带隙层和所述参考电位板之间；

其中，所述参考电位板与所述第一电极共用结构。

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