CN112243551A - 天线 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例的天线包括：基板；辐射体，该辐射体被附接到基板并辐射电磁信号；金属板天线，该金属板天线被布置为在辐射体的垂直方向上与辐射体隔开；固定杆，该固定杆用于支撑金属板天线；子贴片天线，该子贴片天线包括附接到固定杆的第一表面和附接到基板的第二表面，其中金属板天线的部分区域和辐射体的部分区域在垂直方向上重叠。

Description

天线
技术领域
本公开涉及一种用于发送和接收电磁波的天线。
背景技术
用于5G的28GHz的阵列贴片天线以贴片型阵列结构形成，并使用铁氟龙(Teflon)基板或罗杰斯(Rogers)基板。28GHz是高频，由于其高频特性而波长短。因此，28GHz的缺点在于，响应于介电常数和基板偏差而发生性能变化。因此，通常使用铁氟龙基板或罗杰斯基板，而不是使用具有高介电常数和相对高损耗的如FR4的基板。
然而，由于高的材料成本和加工成本，使用铁氟龙基板或罗杰斯基板还存在产品单价增加的问题。结果，许多公司和研究人员正在开发可替换诸如铁氟龙基板或罗杰斯基板的单位成本较低的新型基板，以及新型阵列方法技术。
发明内容
技术问题
本公开可以提供一种天线。更具体地，本公开可以公开一种天线，该天线被配置成尽管使用与之前相同的基板也通过气隙(airgap)减少损耗。要解决的技术主题不限于上述技术主题，并且可以进一步包括对于本领域的技术人员来说显而易见的范围内的各种技术主题。
技术方案
在本公开的一个总体方面，可以提供一种天线，包括：基板；
辐射体，所述辐射体被附接到所述基板并辐射电磁信号；
金属板天线，所述金属板天线被布置为在所述辐射体的垂直方向上与所述辐射体隔开；
固定杆，所述固定杆用于支撑所述金属板天线；以及
子贴片天线，所述子贴片天线包括附接到所述固定杆的第一表面和附接到所述基板的第二表面，其中所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域在垂直方向上重叠。
此外，所述金属板天线可以辐射通过耦合从所述辐射体获得的电磁信号。
此外，所述子贴片天线可以辐射通过耦合从所述金属板天线获得的电磁信号。
此外，所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域可以在垂直方向上重叠。
此外，所述固定杆可以被布置为与所述金属板天线的角部隔开预定距离。
此外，所述金属板天线和所述辐射体的中心区域可以在垂直方向上重叠。
此外，可以由要辐射的所述电磁信号的频率来确定金属板天线的大小。
此外，可以通过所述电磁信号的频率来确定所述辐射体与所述金属板天线之间的间隔距离。
在本公开的另一个总体方面，可以提供一种天线，所述天线包括：
基板；
辐射体，所述辐射体被附接到所述基板上以辐射电磁信号；
方形金属板天线，所述方形金属板天线在辐射体的垂直方向上隔开；
四(4)个固定杆，支撑所述金属板天线；以及
四(4)个子贴片天线，分别附接到所述四个固定杆并且布置在所述基板上，其中
所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域可以在垂直方向上重叠，并且所述四(4)个固定杆可以分别并且相应地布置在所述方形金属板天线的四个角部上。
此外，所述金属板天线和所述辐射体的中心区域可以在垂直方向上重叠。
此外，所述金属板天线的大小可以由要辐射的电磁信号的频率来确定。
此外，可以通过所述电磁信号的频率来确定所述辐射体与所述金属板天线之间的间隔距离。
本发明的有益效果
本公开可以提供一种天线。更具体地，本公开可以公开一种被配置成通过气隙减少损耗的天线。
附图说明
图1是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的平面图。
图2是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的前视图。
图3是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的透视图。
图4是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线的透视图。
图5是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线的平面图。
图6是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线的前视图。
图7是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线的底视图。
图8是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线的回传噪声的示意图。
图9是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的电磁信号的大小的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。
通过以下参考附图对示例性实施例的描述，本公开的各种目的、优点和特征将变得显而易见。然而，本公开不限于以下示例性实施例，而是将以许多互不相同的形式体现，提供示例性实施例使得本公开将是透彻的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员，并且将由本公开的权利要求的范围简单地定义。如有可能，贯穿整个附图和说明书将使用相同的附图标记以指代相同或相似的部件。
除非另有定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明总体构思所属的领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还将理解的是，诸如在常用字典中定义的那些术语应被解释为具有与它们在相关领域和/或本申请的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为除非本文明确定义，否则是理想化或过于形式化的意义。
此外，本文中使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，并且不旨在进行限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。
术语“包括”和/或“包含”是包含性的，并且因此指定存在所述要素、步骤和/或操作，但不排除存在或添加一个或多个其他要素、步骤和/或其操作。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有组合。
在描述本公开的示例性实施例的元件时，本文可以使用术语第一、第二、A、B、(a)、(b)等。这些元件、组件、区域、层和/或区段不应受到这些术语的限制。这些术语仅可用于区分一个要素、本质或顺序与另一要素、本质或顺序。当一个元件被称为在另一元件“上”、“接合”、“连接”或“耦合”到另一元件时，其可以被解释为直接在另一元件上、接合、连接或耦合到另一元件上，或者其间可以存在中间元件。
参考以下附图，将详细描述本公开的示例性实施例，以允许属于本公开的本领域技术人员容易地实施。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施例。
示例性实施例可以根据方向来公开u、v、w，其中w方向可以解释为垂直方向。
此外，本公开中描述的“气隙天线”可以被解释为普通的“天线”。结果，在本公开中描述的“气隙天线”可以意指普通的“天线”，并且为了方便起见，描述“气隙天线”以容易地与金属板天线、子贴片天线等区分开，并且因此，本术语不得以任何方式解释为限制本公开的范围。
现在，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例。
图1是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的平面图。
根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)可以布置在基板(110)上。
基板(110)可以由诸如LTCC(低温共烧陶瓷)、罗杰斯、铁氟龙、有机系列的FR4之类的材料形成。考虑到成本方面，尽管优选使用低价有机系列的FR4，但是可以使用LTCC以便在高频带上实现优异的特征。
基板(110)可以是具有恒定介电常数(介电率)的电介质基板。此外，根据本公开的示例性实施例的基板(100)的厚度可以响应于被施加贴片型天线的主题或曲率而变化，但是对基板(100)的厚度没有特别限制。
多个气隙天线可以布置在基板(110)上。
此外，如图1中所示，右侧方向可以解释为u方向(或x方向)，上方方向可以解释为v方向(或y方向)，而垂直方向可以解释为w方向(或z方向)。
此外，尽管本公开已经大体上公开辐射信号的情况，但是应该注意的是，气隙天线(100)不仅可以实现信号辐射，而且还可以实现信号接收。更具体地，气隙天线(100)可以以辐射信号的相反顺序来实现信号接收，并且因此，为了简化整体解释，将从本公开中省略对信号接收的解释。
参考图1，电信号可以通过基板(110)上的线(120)发送，并且当电信号向上发送到气隙天线(100)时，气隙天线(100)可以以电磁波的形式输出信号。更具体地说，气隙天线(100)可以辐射电磁信号。
图2是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的前视图。
参考图2，可以判断在基板(110)上布置有多个气隙天线。虽然图1和图2已经图示了在基板上布置四(4)个气隙天线，但是本公开不限于此，并且一个或多个气隙天线可以以其他形状布置在基板(110)上，或者不同数量的气隙天线被布置在基板(110)上。
从图2可以判断，根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)可以在基板与金属板天线之间布置有气隙以允许用作介电材料。
图3是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的透视图。
从图3可以证明，在基板(110)上布置有多个气隙天线。此外，从图3也可以注意到，在被分叉成四根线并被发送到四个气隙天线之前，电信号通过一根线(120)被发送。
当将电信号分叉以发送到四个气隙天线时，可以确定线形以减少能量消耗。此外，基板(110)的材料可能影响在电信号传输过程中产生的能量消耗。
图4是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的透视图。
如图4中所图示，气隙天线(100)可以包括辐射体(420)、金属板天线(430)、固定杆(451至454)和子贴片天线(461至464)。然而，对于本领域的技术人员而言显然的是，可以在气隙天线(100)中进一步包括除了图4中所示的那些之外的其它通用元件。例如，气隙天线(100)可以进一步包括基板(110)。可替选地，如在另一示例性实施例中，对于本领域的技术人员而言将会显然的是，图4中图示的那些元件中的一些元件可以被省略。
根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的几个元件可以布置在基板(110)上。更具体地说，基板(110)可以与辐射体(420)和子贴片天线(461至464)附接。
根据本公开的示例性实施例的辐射体(420)可以辐射电信号。电信号具有在传输中断的位置处被辐射的特性。因此，可以将通过线路(120)发送到辐射体(420)的电信号从辐射体(420)无线地辐射。
电信号可以通过线路(120)发送到辐射体(420)。电路可以被设计为允许减少在通过线路(120)发送电信号的过程中的损耗。此外，基板(110)的材料、介电常数等也可能影响在通过线路(120)发送电信号的过程中产生的损耗。
鉴于根据本公开的示例性实施例的辐射体(420)辐射电信号，其远端可以以直线形式制造，但是本公开不限于此。此外，鉴于辐射体可以被布置在基板上的事实，根据本公开的示例性实施例的辐射体(420)可以被附接到基板(110)上。
从辐射体(420)辐射的电信号可以通过耦合被发送到金属板天线(430)。此外，金属板天线(430)可以以电磁波的形式辐射通过耦合所接收到的电信号。
根据本公开的示例性实施例的金属板天线(430)可以被布置为与辐射体(420)的垂直方向隔开。结果，可以在辐射体(420)和金属板天线(430)之间形成气隙。此外，因为不存在被配置成在辐射体(420)和金属板天线(430)之间发送电信号的元件，所以电信号可以通过耦合从辐射体(420)发送到金属板天线(430)。在这种情况下，空气可以用作电介质。
在根据本公开的示例性实施例的气隙天线中，金属板天线(430)的部分区域和辐射体(420)的部分区域可以在垂直方向上重叠。参考图4，辐射体(420)的部分区域可以与金属板天线(430)的中心区域重叠。
可以通过所使用的频率以及基板(110)与金属板天线(430)之间的间隔距离来确定在辐射体(420)处线路的远端的位置。根据示例性实施例，在辐射体(420)处的线路的远端的位置可以进一步布置成比金属板天线(430)的沿v方向的中间线高。结果，金属板天线(430)的v方向的整个长度的一半以上的长度可以与辐射体(420)重叠。
参考图4，根据示例性实施例的金属板天线(430)可以采取长方体的形状。在这种情况下，根据示例性实施例的金属板天线(430)的横截面可以采取方形的形状。金属板天线(430)可以具有诸如矩形、正方形和梯形的任意方形的横截面。然而，根据示例性实施例的金属板天线(430)的横截面可以不采用方形的形状，这与图4中所示的不同。例如，金属板天线(430)的横截面可以具有圆形、三角形、五边形等形状，使得金属板天线(430)的形状可以不限于此。
根据示例性实施例的固定杆(451至454)可以支撑金属板天线(430)。因为金属板天线(430)与辐射体(420)在基板(110)上以预定距离隔开，所以固定杆(451至454)可以固定金属板天线(430)的位置。
尽管图4图示四(4)个子贴片天线(461至464)和四(4)个固定杆(451至454)，但是本公开不限于此。例如，可以使用一(1)个U形固定杆，并且也可以使用五(5)个或更多固定杆。在使用一(1)个U形固定杆的情况下，可以在辐射体(420)方向上布置U形开口部分，以防止U形固定杆与辐射体(420)重叠。
根据示例性实施例的固定杆(451至454)在图4中以圆柱状的形状图示。结果，根据示例性实施例的固定杆(451至454)的横截面可以采用圆形的形状。但是，固定杆(451至454)的形状不限于此，并且可以采用去除尖端的圆锥体、方柱等等。可替选地，固定杆(451至454)的横截面可以采取包括圆形、椭圆形、扇形等的任意弯曲形状。可替选地，固定杆(451至454)的横截面可以采用包括矩形、正方形、五边形、梯形的任意形状。
根据示例性实施例的固定杆(451至454)可以布置成与金属板天线(430)的角部隔开了预定距离。例如，当固定杆(451至454)采用圆柱形的形状时，固定杆(451至454)可以被布置为与金属板天线(430)的角部隔开了等于或大于示出固定杆(451至454)的横截面的圆的直径的长度。
参考图4，根据示例性实施例的四(4)个固定杆(451至454)可以分别对应地布置到方形金属板天线(430)的四(4)个角部，但是本公开不限于此。
固定杆(451至454)可以由电信号的透射率小于预设值的材料来制造。因为电信号实际上没有穿过固定杆(451至454)，所以从辐射体(420)辐射的电信号可能不会通过固定杆(451至454)扩散，而是可以通过金属板天线扩散(430)。
根据示例性实施例的子贴片天线(461至464)可以布置在基板(110)上。子贴片天线(461至464)可以包括第一表面和第二表面。子贴片天线(461至464)的第一表面可以附接到固定杆(451到454)，并且子贴片天线(461至464)的第二表面可以附接到基板(110)。
根据示例性实施例的子贴片天线(461至464)可以辐射通过耦合从金属板天线(430)获得的电磁信号。子贴片天线(461至464)可以从辐射体(420)和金属板天线(430)获得电磁信号，但是可以从金属板天线(430)获得的电磁信号量要大于从辐射源(420)获得的电磁信号量。此外，尽管子贴片天线(461至464)可以通过辐射经耦合获得的电磁信号而作为天线操作，但是由子贴片天线(461至464)辐射的电磁信号的大小可以小于金属板天线(430)辐射的电磁信号的大小。
根据示例性实施例的金属板天线(430)的部分区域和子贴片天线(461至464)的部分区域可以在垂直方向上重叠。
可以通过为增强气隙天线的效率而预设的值来确定子贴片天线(461至464)与金属板天线(430)之间的重叠区域的大小。
可以提供根据示例性实施例的多个子贴片天线(461至464)，并且可以通过子贴片天线(461至464)形成多个波束。
图5是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的平面图。
将通过图5解释根据本公开的示例性实施例的金属板天线(430)为矩形的情况。
在金属板天线(430)为矩形的情况下，金属板天线(430)可以表达为第一长度(510)和第二长度(520)。可以通过气隙天线(100)的目的来确定所述第一长度(510)和/或第二长度(520)。例如，金属板天线(430)的大小可以由要辐射的电磁信号的频率来确定。
根据本公开的示例性实施例，第一长度(510)和第二长度(520)可以确定由气隙天线(100)操作的谐振频率。结果，可以通过气隙天线(100)的目的来确定第一长度(510)和/或第二长度(520)。特别地，当固定杆(451至454)布置在金属板天线(430)的角部上时，该固定杆(451至454)由于对金属板天线(430)的整个长度的影响而可能影响由气隙天线(100)操作的谐振频率，使得固定杆(451至454)可以布置在距金属板天线(430)的角部预定长度的内侧处。
图6是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的前视图。
气隙可以形成为与金属板天线(430)和基板(110)之间的长度(610)一样长。金属板天线(430)与基板(110)之间的长度(610)可以由要使用的频率来确定。例如，响应于特定目的，在气隙天线(100)上，金属板天线(430)与基板(110)之间的长度(610)可以为0.5mm～0.7mm。
图7是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的底视图。
布置在金属板天线(430)的角部上的固定杆(451至454)可能会影响金属板天线(430)的整个长度，从而影响气隙天线(100)操作的谐振频率，使得固定杆(451至454)可以布置在距金属板天线(430)的角部预定长度的内侧处。
更具体地，从角部到固定杆(451至454)的长度(720)可以大于在固定杆(451至454)的第一方向上的长度(710)。可替选地，从角部到固定杆(451至454)的长度(740)可以大于固定杆(451至454)的第二方向的长度(730)。
然而，前述示例性实施例适用于固定杆(451至454)的横截面为圆形或椭圆形的情况，并且本公开不限于给定的示例性实施例。
可以通过使用的频率以及基板(110)与金属板天线(430)之间的间隔距离来确定辐射体(420)处的线路的远端(470)的位置。根据示例性实施例，与金属板天线(430)的中间线(750)相比，在辐射体(420)处的线路的远端(470)可以在v方向上更向上地布置。结果，金属板天线(430)的整个长度的一半以上可以在v方向上与辐射体(420)重叠。因此，金属板天线(430)和辐射体(420)的中心区域可以在垂直方向上重叠。
图8是图示根据本公开的示例性实施例的气隙天线(100)的回传噪声的示意图。
基于示例性实施例，图8可以示出响应于将电信号施加到气隙天线(100)的位置处的频率从气隙天线(100)返回的电信号的大小。图8中的水平轴可以示出频率，并且纵轴可以图示回传噪声的大小。
参考图8，可以确定在相对较宽的区域内回传噪声低。因为回传噪声低的区段过短，所以普通天线在实际可操作区域已经遭受过度的外围问题。然而，根据本发明的示例性实施例的气隙天线(100)在相对宽的频率下可操作，因为回传噪声在相对宽的区域被记录为低。
图9是图示根据本公开的示例性实施例的多个气隙天线的电磁信号的大小的示意图。
参考图9，可以探明示例性实施例，其中响应于四(4)个气隙天线的操作来辐射电磁信号。通过图9所证实的，尽管电磁信号没有以完全均匀的形式辐射，但是可以判断，从多个气隙天线辐射的电磁信号的大小在预期方向或距离方面很强。
同时，前述方法可以由计算机执行的程序来编写，并且可以由能够使用计算机可读的记录介质来操作所述程序的通用数字计算机来实现。此外，可以通过各种手段将在前述方法中使用的数据结构记录在计算机可读的记录介质上。计算机可读介质可以包括诸如磁存储设备(例如，RAM、ROM、USB、软盘、硬盘等)的存储介质和光学读取介质(例如，CD-ROM、DVD)。
应理解，本领域的技术人员可以设计出许多其他变型，这些变型不会脱离与本公开的原理有关的技术领域的前述基本特征。因此，应理解，上述实施例不限于前述描述和附图的任何细节，而是由所附权利要求书限定，并且应解释为，其等效范围内的所有不同均包括在本公开中。

Claims (12)

1.一种天线，包括：
基板；
辐射体，所述辐射体被附接到所述基板并辐射电磁信号；
金属板天线，所述金属板天线被布置为在所述辐射体的垂直方向上与所述辐射体隔开；
固定杆，所述固定杆支撑所述金属板天线；以及
子贴片天线，所述子贴片天线包括附接到所述固定杆的第一表面和附接到所述基板的第二表面，
其中，所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域在垂直方向上重叠。
2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述金属板天线辐射通过耦合从所述辐射体获得的电磁信号。
3.根据权利要求1所述的天线，其中，所述子贴片天线辐射通过耦合从所述金属板天线获得的电磁信号。
4.根据权利要求1所述的天线，其中，所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域在垂直方向上重叠。
5.根据权利要求1所述的天线，其中，所述固定杆被布置为与所述金属板天线的角部隔开预定距离。
6.根据权利要求1所述的天线，其中，所述金属板天线的中心区域在垂直方向上与所述辐射体重叠。
7.根据权利要求1所述的天线，其中，所述金属板天线的大小由要辐射的所述电磁信号的频率来确定。
8.根据权利要求1所述的天线，其中，通过所述电磁信号的频率来确定所述辐射体与所述金属板天线之间的间隔距离。
9.一种天线，包括：
基板；
辐射体，所述辐射体被附接到所述基板以辐射电磁信号；
金属板天线，所述金属板天线为方形并且被布置为在所述辐射体的垂直方向上与所述辐射体隔开；
四个固定杆，所述四个固定杆支撑所述金属板天线；以及
四个子贴片天线，所述四个子贴片天线分别被附接到所述四个固定杆并且布置在所述基板上，
其中，所述金属板天线的部分区域和所述辐射体的部分区域在垂直方向上重叠，并且所述四个固定杆分别被布置为对应于所述金属板天线的四个角部。
10.根据权利要求9所述的天线，其中，所述金属板天线的中心区域在垂直方向上与所述辐射体重叠。
11.根据权利要求9所述的天线，其中，所述金属板天线的大小由要辐射的所述电磁信号的频率来确定。
12.根据权利要求9所述的天线，其中，通过所述电磁信号的频率来确定所述辐射体与所述金属板天线之间的间隔距离。
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