CN112701475A - 天线阵列、封装天线、集成电路及无线电器件 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种天线阵列、封装天线、集成电路及无线电器件。该天线阵列包括发射天线阵列和接收天线阵列；所述发射天线阵列和/或所述接收天线阵列中包括至少两个天线，且所述两个天线的极化方向正交。本发明实施例解决了发射天线与发射天线之间以及接收天线与接收天线之间的隔离问题，可以避免天线之间产生信号干扰，能够使得距离相近的发射天线之间或接收天线之间的隔离度得到提升，提高整个天线阵列的信号隔离度。

Description

天线阵列、封装天线、集成电路及无线电器件

技术领域

本发明实施例涉及无线电技术领域，尤其涉及一种天线阵列、封装天线、集成电路及无线电器件。

背景技术

随着无线电技术的快速发展，使得诸如通信、传感等无线电器件被广泛的应用于在各个领域中。

同时，随着诸如5G通信、智能驾驶等技术的推广应用，不仅所使用的无线电信号频率越来越高，且无线电器件的尺寸越来越小，进而就使得收发天线之间的隔离度和耦合干扰问题越来越突出。

发明内容

本发明提供一种天线阵列、封装天线、集成电路及无线电器件，以改善不同天线之间的隔离效果，降低天线间的耦合干扰。

第一方面，本发明实施例提供了一种天线阵列，包括发射天线阵列和接收天线阵列；

所述发射天线阵列和/或所述接收天线阵列中包括至少两个天线，且所述两个天线的极化方向正交。

在上述实施例的基础上，本发明提供了两种具体的实施方式。

具体可选地，所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；所述第一发射天线和所述第一接收天线的极化方向相同，所述第二发射天线和所述第二接收天线的极化方向相同。

此时，第一发射天线和第二发射天线，以及第一接收天线和第二接收天线，能利用极化方向正交，大大降低第一发射天线和第二发射天线之间的耦合干扰，以及第一接收天线和第二接收天线之间的耦合干扰，从而使得发射天线阵列中的两个发射天线之间的隔离度提高，也使得接收天线阵列中两个接收天线之间的隔离度提高，使得发射天线阵列和接收天线阵列中的发射天线之间以及接收天线之间尽管间距受限而仍能保持较高的隔离度，避免发射天线之间以及接收天线之间的耦合干扰。

此外，可选地，所述发射天线阵列包括至少一个圆极化发射天线；所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；

此时，发射天线阵列中设置至少一个发射天线，且该发射天线为圆极化天线，而接收天线阵列中设置至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，可以保证第一接收天线和第二接收天线均能接收圆极化发射天线所发射的信号，实现电磁波信号的发射和接收。而同时，接收天线阵列中的第一接收天线和第二接收天线极化方向正交，则可以提高该两个接收天线的隔离度，避免发生耦合干扰。

或者，可选所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；所述接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线。

此时，接收天线阵列中设置一个接收天线，且该接收天线为圆极化天线，而发射天线阵列中设置至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，可以保证第一发射天线和第二发射天线所发射的电磁信号均能由圆极化接收天线所接收，从而实现电磁波信号的发射和接收。并且同样地，发射天线阵列中的第一发射天线和第二发射天线极化方向正交，则可以提高该两可选地个发射天线的隔离度，避免发生耦合干扰。

可选地，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均为极化可重构天线。

进一步可选地，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均包括一个辐射单元和两个馈电线，所述辐射单元呈矩形，所述两个馈电线分别连接于所述辐射单元相邻且相互垂直的两条边上，所述辐射单元分别可与所述两个馈电线形成天线，且两个所述天线的极化方向正交。

在本发明的另一实施例中，可选地，所述发射天线阵列还包括至少一个无效发射天线，所述接收天线阵列包括至少一个无效接收天线；

所述第一发射天线、所述第二发射天线和所述无效发射天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个所述第一发射天线或至少一个所述第二发射天线与一个所述无效发射天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

所述第一接收天线、所述第二接收天线和所述无效接收天线中的至少两个天线沿所述第一方向和/或所述第二方向依次排布，且至少一个所述第一接收天线或至少一个所述第二接收天线与一个所述无效接收天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

同样可选地，所述发射天线阵列包括至少一个圆极化发射天线；所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；

所述接收天线阵列包括至少一个无效接收天线；所述第一接收天线、所述第二接收天线和所述无效接收天线中的至少两个天线沿所述第一方向和/或所述第二方向依次排布，且至少一个所述第一接收天线或至少一个所述第二接收天线与一个所述无效接收天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

或者，所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；所述接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线；

所述发射天线阵列还包括至少一个无效发射天线；所述第一发射天线、所述第二发射天线和所述无效发射天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个所述第一发射天线或至少一个所述第二发射天线与一个所述无效发射天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

可选地，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均包括一个辐射单元和一个馈电线，所述辐射单元呈矩形，所述馈电线连接于所述辐射单元的长边上；

所述第一发射天线和所述第一接收天线中的所述辐射单元的长边沿第二方向延伸，所述第二发射天线和所述第二接收天线中的所述辐射单元的长边沿第一方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

可选地，所述无效发射天线和所述无效接收天线均包括一个无效辐射单元，所述无效辐射单元呈矩形，所述无效辐射单元的长边与相邻的所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线或所述第二接收天线中的辐射单元的长边垂直或平行。

本实施例中设置无效发射天线和无效接收天线，能够增加相邻的两个天线例如相邻的第一发射天线和第一发射天线之间的距离，同时，可以利用其辐射单元对相邻的两个天线例如相邻的第一发射天线和第一发射天线进行隔离，提高两个天线之间的隔离度。

在本发明的另一实施例中，可选所述天线阵列还包括电磁带隙结构，所述电磁带隙结构包括至少两个电磁带隙单元，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列分别位于所述电磁带隙结构相对的两侧。

可选地，所述电磁带隙单元包括至少一层电磁带隙图形和通孔，所述通孔贯穿所述至少一层电磁带隙图形。

可选地，所述电磁带隙图形的形状包括圆形、椭圆形或N边形，其中，N为大于或等于3的正整数。

可选地，所述电磁带隙结构中的至少两个电磁带隙单元呈长条形阵列排布，所述电磁带隙结构沿第一方向延伸，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列分别位于所述电磁带隙结构沿第二方向相对的两侧，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。

可选地，所述发射天线阵列所发射的无线电信号可为高频信号，如厘米波信号、毫米波信号等。

第二方面，本发明实施例还提供了一种封装天线，包括如第一方面任一项所述的天线阵列；

所述封装天线包括接地金属层和天线金属层，所述天线金属层包括所述天线阵列中的天线。

可选地，所述封装天线还包括开窗金属层，所述开窗金属层位于所述天线金属层背离所述接地金属层的一侧；

所述开窗金属层对应天线的位置均设置有开窗，且所述开窗在所述接地金属层上的垂直投影，覆盖对应的所述天线在所述接地金属层上的垂直投影。

第三方面，本发明实施例还提供了一种集成电路，包括：

裸片；

封装层，用于封装所述裸片；以及，

如第二方面任一项所述的封装天线，集成于所述封装层上形成Aip结构；

其中，所述裸片通过所述封装天线发射射频信号，并接收回波信号。

第四方面，本发明实施例还提供了一种集成电路，包括：

裸片；

封装层，用于封装所述裸片；以及，

封装天线，集成于所述封装层上形成Aip结构；

其中，所述裸片通过所述封装天线发射射频信号，并接收回波信号；以及

所述封装天线包括发射天线和接收天线，任意相邻的两个所述发射天线之间极化方向相异，和/或任意相邻的两个所述接收天线之间极化方向相异。

可选的，所述封装天线为如第二方面任一项所述的封装天线。

第五方面，本发明实施例还提供了一种无线电器件，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的如第三方面或第四方面任一所述的集成电路，以用于目标检测和/或通信。

本发明实施例，通过在天线阵列的发射天线和/或接收天线阵列中设置两个天线具有正交的极化方向，可以避免该两个天线之间形成信号耦合，从而可以避免天线之间产生信号干扰，能够使得距离相近的发射天线之间或接收天线之间的隔离度得到提升，提高整个天线阵列的信号隔离度。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种天线阵列的结构示意图；

图2是图1所示天线阵列的虚拟等效天线阵列示意图；

图3是图1所示天线阵列中发射天线在不同极化方向的隔离度曲线图；

图4是图1所示天线阵列中接收天线在不同极化方向的隔离度曲线图；

图5是图1所示天线阵列的具体结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种天线阵列的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图；

图11是图10所示天线阵列中发射天线之间以及接收天线之间的隔离度曲线图；

图12是图10所示天线阵列中发射天线和接收天线之间的隔离度曲线图；

图13是本发明实施例提供的一种封装天线的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在当前的无线电应用领域中，系统级的无线芯片(SoC)受到了各方的密切关注，尤其是基于封装材料与工艺的封装天线(Antenna-in-Package，AiP)技术，即将收发天线集成在芯片的封装当中，进而使得天线之间的耦合干扰非常强。天线之间的耦合，会导致信号的失真，严重的会导致接收机信号饱和，淹没期望信号。

虽然，通过拉开收发天线的间距，能有限的提高收发天线之间的隔离度，但对于汽车雷达、5G通信等领域而言，由于一个芯片当中往往封装有多个发射和接收天线，且发射天线之间以及接收天线之间的间距被限定在半个波长左右，所以发射天线与发射天线之间，以及接收天线与接收天线之间的隔离提升比较困难。另外，还可通过超材料的加载，可以提升收发天线的隔离度，但是这种超材料往往需要占据比较大的面积，并且很难解决发射天线与发射天线之间，以及接收天线与接收天线之间的隔离问题，同时，超材料引入及其所需的额外的面积还会导致芯片的成本增加。

下面就以毫米波雷达为例对本申请的技术内容进行详细阐述，但需要理解的是，相关的技术内容还可适用其他传感器、通信器件(如5G通信)等无线电器件中。

毫米波雷达是指工作在毫米波波段(millimeter wave)的雷达。汽车中使用的毫米波雷达是指利用波长为毫米级(即频率在30-300GHz之间的无线电信号，目前雷达中常用的频段有60GHz、77GHz及79GHz等频段，有时业界也将24GHz频段也归类于毫米波)的雷达，其可以快速准确获取汽车和无人机等移动设备周围目标信息，并根据探测的信息对目标进行追踪、识别分类，并作出相应警示或决策。

毫米波雷达主要包括毫米波天线、毫米波收发前端、基带处理模块和报警模块等功能模块。其中，毫米波收发前端可采用单片毫米波集成电路(MMIC)技术，并可利用大规模多输入多输出(MIMO)天线阵列实现波束成形、扫描、追踪、锁定来有效对抗信道的路径损耗。

目前，毫米波雷达不仅天线尺寸小，且天线之间的间距更小，尤其是AiP雷达，由于将收发天线集成在很小的芯片当中，进而使得发射天线之间以及接收天线之间的间距甚至被限定在半个波长左右，这样就使得天线之间的耦合干扰非常强，容易导致信号的失真，严重的还会导致接收机信号饱和，甚至淹没期望信号。

基于上述技术问题，本发明实施例提供了一种天线阵列。该天线阵列可包括发射天线阵列和接收天线阵列；发射天线阵列和/或接收天线阵列中包括至少两个天线，且该至少两根天线中相邻的两个天线的极化方向正交，以有效的提升发射天线阵列和/或接收天线阵列中天线之间的隔离度，有效抑制甚至消除天线之间的耦合干扰。

其中，天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。根据电磁场理论，理想的垂直极化的天线只能接收垂直极化的电磁波信号，而水平极化的电磁波信号作为交叉极化并不会被接收到。本发明实施例中，在发射天线阵列中设置两个天线具有正交的极化方向，则可使该两个发射天线之间形成信号隔离，避免产生耦合干扰。同理，在接收天线阵列中设置两个天线具有正交的极化方向，则同样可使该两个接收天线形成信号隔离，从而避免产生耦合干扰。

本发明实施例通过在天线阵列的发射天线和/或接收天线阵列中设置两个天线具有正交的极化方向，可以避免该两个天线之间形成信号耦合，从而可以避免天线之间产生信号干扰，能够使得距离相近的发射天线之间或接收天线之间的隔离度得到提升，提高整个天线阵列的信号隔离度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对上述实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通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。

图1是本发明实施例提供的一种天线阵列的结构示意图，参考图1，该天线阵列包括发射天线阵列10和接收天线阵列20，发射天线阵列10包括至少一个第一发射天线11和至少一个第二发射天线12，第一发射天线11和第二发射天线12的极化方向正交；接收天线阵列20包括至少一个第一接收天线21和至少一个第二接收天线22，第一接收天线21和第二接收天线22的极化方向正交；第一发射天线11和第一接收天线21的极化方向相同，第二发射天线12和第二接收天线22的极化方向相同。

本实施例中，设置发射天线阵列10和接收天线阵列20中的天线分别具有正交的两种极化方向，即发射天线阵列10中的第一发射天线11和接收天线阵列20中的第一接收天线21的极化方向相同，第二发射天线12和第二接收天线22的极化方向相同，可以通过极化方向实现不同的发射天线和接收天线的信号发收配对。换言之，以第一发射天线11和第一接收天线21的极化方向为水平极化，第二发射天线12和第二接收天线22的极化方向为垂直极化为例，可以理解，第一发射天线11辐射的电磁波信号为水平极化波，只能由第一接收天线21接收；第二发射天线12辐射的电磁波信号为垂直极化波，只能由第二接收天线22接收。此时，发射天线阵列10发射的电磁波信号，均可对应由接收天线阵列20中的接收天线接收和识别。

此外，本实施例中，在发射天线阵列10中设置极化方向正交的第一发射天线11和第二发射天线12，以及在接收天线阵列20中设置极化方向正交的第一接收天线21和第二接收天线22，其能利用极化方向正交，大大降低第一发射天线11和第二发射天线12之间的耦合干扰，以及第一接收天线21和第二接收天线22之间的耦合干扰，从而使得发射天线阵列10中的两个发射天线之间的隔离度提高，也使得接收天线阵列20中两个接收天线之间的隔离度提高，使得发射天线阵列和接收天线阵列中的发射天线之间以及接收天线之间尽管间距受限而仍能保持较高的隔离度，避免发射天线之间以及接收天线之间的耦合干扰。

本发明实施例中，可选发射天线阵列所发射的无线电信号为毫米波信号，换言之，本发明实施例提供的天线阵列可选应用于毫米波雷达中。需要说明的是，如图1所示的天线阵列为两发三收天线阵列，即包括两个发射天线和三个接收天线。可以理解，根据毫米波雷达的工作原理，发射天线发射信号后，电磁波信号遇到障碍物返回，再由接收天线接收，从而根据返回的信号进行距离识别。本实施例中可设置接收天线的数量多于发射天线的数量，主要可用于增加信号接收的途径，提高信号接收能力。

图2是图1所示天线阵列的虚拟等效天线阵列示意图，参考图1-2，可将图1中所示的2发3收天线阵列等效为图2中所示的1发6收天线阵列。在图2所示的两发三收的等效阵列示意图中，接收天线1-1、1-2、1-3是指，发射天线1发射的信号，经由接收天线1、2、3接收；接收天线2-1、2-2、2-3是指，发射天线2发射的信号，经由接收天线1、2、3接收。根据MIMO理论，可以确定等效接收天线2-1、2-2、2-3位置，详见附图2。根据电磁场理论，理想的垂直极化的天线只能接收垂直极化的电磁波信号，而水平极化的电磁波信号作为交叉极化并不会被接收到。虚拟等效阵列中，接收天线1-2、1-3是垂直极化发射、垂直极化接收，2-1是水平极化发射、水平极化接收，因此1-2、1-3、2-1为正常工作状态，而接收天线1-1、2-2和2-3由于发收天线的极化方向不一致故而等效的接收天线不工作。此时，雷达通过接收天线1-2、2-1的信号可以解算目标的垂直信息，通过接收天线的1-3和2-1的信号可以解算目标的水平信息。

本发明实施例对于如图1所示各天线之间的隔离还进行了对比实验，图3是图1所示毫米波雷达天线中发射天线在不同极化方向的隔离度曲线图，参考图3，对于位置相近的发射天线1和发射天线2而言，其极化方向正交时的隔离度明显低于将该两个发射天线设置为非极化正交时的隔离度，而且从图中可以看出，发射天线1、2之间的隔离度提升了3dB左右。由此可知，本实施例在发射天线阵列10设置极化方向正交的第一发射天线11和第二发射天线12，可以在不改变该两个天线位置间隔的基础上大大降低其隔离度。

此外，本发明实施例对于不同极化情况下接收天线之间隔离度同样进行了实验对比。图4是图1所示毫米波雷达天线中接收天线在不同极化方向的隔离度曲线图，参考图4，首先，以图4中的接收天线1和2为例，极化方向正交的接收天线1和2的隔离度，明显低于将该接收天线1和2极化方向设置为非极化正交时的隔离度。换言之，当设置发射天线1和接收天线2极化正交时的隔离度明显低于设置该两个天线非极化正交时的隔离度。同样地，对于等效接收天线1-3和2-3，其极化正交时的隔离度也明显低于非极化正交时的隔离度。根据图4可知，在天线之间的相对距离保持不变的基础上，接收天线1和2、1和3之间的隔离度均可实现7-15dB的提升，而由于接收天线2、3的极化方向没有正交，隔离度较小。由此可知，在接收天线阵列20中设置极化方向正交的第一接收天线21和第二接收天线22，同样可以大幅降低其隔离度。综上，本实施例中通过设置相邻天线的极化方向正交，可改善位置相近的发射天线之间以及接收天线之间的隔离度，进一步可使整个天线阵列中的天线之间相互的耦合干扰降低。

图5是图1所示天线阵列的一种可选结构示意图，参考图1和图5，本发明实施例中可设置第一发射天线11、第二发射天线12、第一接收天线21和第二接收天线22均包括一个辐射单元110和一个馈电线120，辐射单元110呈矩形，馈电线120连接于辐射单元110的长边1101上；第一发射天线11和第一接收天线21中的辐射单元110的长边1101沿第一方向100延伸，第二发射天线12和第二接收天线22中的辐射单元110的长边1101沿第二方向200延伸，第一方向100和第二方向200相互垂直。

在本发明的另一实施例中，可设置天线阵列中，发射天线阵列包括至少一个圆极化发射天线；接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，第一接收天线和第二接收天线的极化方向正交；或者，发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，第一发射天线和第二发射天线的极化方向正交；接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线。

其中，圆极化天线是指无线电波极化面与大地法线面之间的夹角从0-2π周期地改变，且电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆形时，称为圆极化。当电场垂直分量和水平分量的振幅和相位具有任意值时且两分量相等时，即可得到圆极化。图6是本发明实施例提供的另一种天线阵列的结构示意图，参考图6，该天线阵列中，发射天线阵列10包括至少一个圆极化发射天线13；接收天线阵列20包括至少一个第一接收天线21和至少一个第二接收天线22，第一接收天线21和第二接收天线22的极化方向正交。

该实施例中，在发射天线阵列10中设置至少一个发射天线，且该发射天线为圆极化天线，而接收天线阵列20中设置至少一个第一接收天线21和至少一个第二接收天线22，可以保证第一接收天线21和第二接收天线22均能接收圆极化发射天线所发射的信号，实现电磁波信号的发射和接收。而同时，接收天线阵列中的第一接收天线21和第二接收天线22极化方向正交，则可以提高该两个接收天线的隔离度，抑制耦合干扰。

同理，在本发明的又一实施例中，在接收天线阵列中设置一个接收天线，且该接收天线为圆极化天线，而发射天线阵列中设置至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，可以保证第一发射天线和第二发射天线所发射的电磁信号均能由圆极化接收天线所接收，从而实现电磁波信号的发射和接收。并且同样地，发射天线阵列中的第一发射天线和第二发射天线极化方向正交，则可以提高该两个发射天线的隔离度，避免发生耦合干扰。

此外，在上述实施例的基础上，可选地，第一发射天线、第二发射天线、第一接收天线和第二接收天线均为极化可重构天线。

其中，极化可重构天线是指可改变极化方向的天线。本实施例中，设置第一发射天线和第二发射天线、第一接收天线和第二接收天线均为极化可重构天线，能够在保证第一发射天线和第二发射天线极化正交、第一接收天线和第二接收天线极化正交的基础上，实现发射天线和接收天线极化方向的自由配置，从而可以通过切换天线不同的极化方向使天线具有多种工作模式，有利于在传输中实现多种有效的分集。

图7是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图，参考图7，该天线阵列中，第一发射天线11、第二发射天线12、第一接收天线21和第二接收天线22均为极化可重构天线。具体地，第一发射天线11、第二发射天线12、第一接收天线21和第二接收天线22均包括一个辐射单元110和两个馈电线120，辐射单元110呈矩形，两个馈电线120分别连接于辐射单元110相邻且相互垂直的两条边1100上，辐射单元110分别可与两个馈电线120形成天线，且两个天线的极化方向正交。

如图7所示，该天线阵列的发射天线和接收天线中均包括两个馈电线120和一个辐射单元110，也即两个馈电线120均可以与该辐射单元110电连接后组成天线。并且，馈电线120与辐射单元110的相对位置，决定了该天线的极化方向。可以理解，在本实施例提供的发射天线和接收天线的基础上，通过控制和选择与辐射单元110的馈电线120，可以实现对发射天线和接收天线极化方向的重构，从而使该毫米波雷达的天线阵列能够自由配置各天线的极化方向，满足多种极化工作模式。

需要说明的是，上述实施例在进行极化重构时，需要满足发射天线中存在极化正交的第一发射天线和第二发射天线，接收天线中存在极化正交的第一接收天线和第二接收天线，以此来保证该天线阵列中各天线之间的隔离度，避免耦合干扰的问题。

为了进一步改善天线阵列的隔离度，本发明实施例还提供了另一种天线阵列。图8是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图，参考图8，该天线阵列中，发射天线阵列10还包括至少一个无效发射天线14，接收天线阵列20包括至少一个无效接收天线24。

需要说明的是，本发明实施例中的无效(dummy)天线虽不与芯片信号耦合，但其可与有效的发射天线、接收天线相互作用，以进一步提升隔离度。

具体的，第一发射天线11、第二发射天线12和无效发射天线14中的至少两个天线沿第一方向100和/或第二方向200依次排布，且至少一个第一发射天线11或至少一个第二发射天线12与一个无效发射天线14在第一方向100或第二方向200上相邻；第一接收天线21、第二接收天线22和无效接收天线24中的至少两个天线沿第一方向100和/或第二方向200依次排布，且至少一个第一接收天线21或至少一个第二接收天线22与一个无效接收天线24在第一方向100或第二方向200上相邻；其中，第一方向100和第二方向200相互垂直。

其中，无效发射天线14和无效接收天线24并非实际有效的天线，其仅具备天线的辐射单元结构，而并不能进行馈电形成发射信号或接收电磁波信号。对于无效发射天线和无效接收天线的具体结构，参考图8，无效发射天线14和无效接收天线24均包括一个无效辐射单元110，无效辐射单元110呈矩形，无效辐射单元110的长边1101与相邻的第一发射天线11、第二发射天线12、第一接收天线21或第二接收天线22中的辐射单元110的长边1101垂直或平行。本实施例中设置无效发射天线14和无效接收天线24，能够增加相邻的两个天线例如相邻的第一发射天线11和第二发射天线12之间的距离，同时，可以利用其辐射单元110对相邻的两个天线例如相邻的第一发射天线11和第一发射天线12进行隔离，无效的天线中的辐射单元110可以阻止实际有效的两个天线之间的信号耦合，从而提高两个天线之间的隔离度。

同样地，在如图6所示天线阵列的基础上，本发明实施例也提供了一种实施方式。图9是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图，参考图9，该天线阵列中，发射天线阵列10包括至少一个圆极化发射天线13；接收天线阵列20包括至少一个第一接收天线21和至少一个第二接收天线22，第一接收天线21和第二接收天线22的极化方向正交；此外，接收天线阵列20还包括至少一个无效接收天线24；第一接收天线21、第二接收天线22和无效接收天线24中的至少两个天线沿第一方向100和/或第二方向200依次排布，且至少一个第一接收天线21或至少一个第二接收天线22与一个无效接收天线24在第一方向100或第二方向200上相邻；其中，第一方向100和第二方向200相互垂直。

可以理解，由于在接收天线阵列20中形成有至少一个第一接收天线21和至少一个第二接收天线22，在该两种天线极化方向正交改善隔离度的基础上，本实施例还额外增加了无效接收天线24，利用无效接收天线24可将该相邻的两个天线隔开，即使得接收天线之间的距离增大，并且，利用无效接收天线24中的辐射单元来阻止其他接收天线之间的耦合，进一步改善接收天线之间的隔离度。

同理，在本发明的又一实施例中，可设置发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，第一发射天线和第二发射天线的极化方向正交；接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线；同时，可设置发射天线阵列还包括至少一个无效发射天线；第一发射天线、第二发射天线和无效发射天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个第一发射天线或至少一个第二发射天线与一个无效发射天线在第一方向或第二方向上相邻；其中，第一方向和第二方向相互垂直。

在发射天线阵列中设置无效发射天线，同样可以增加相邻发射天线之间的距离，并且利用无效发射天线中的辐射单元，可以有效隔离相邻发射天线之间的信号耦合，进一步提高了发射天线之间的隔离度。

如上实施例中，通过设置无效天线可以增加相邻的发射天线之间的隔离度或相邻的接收天线之间的隔离度，而在本发明的其他实施例中，还可设置电磁带隙结构，用来增加发射天线阵列和接收天线阵列之间的隔离度。图10是本发明实施例提供的又一种天线阵列的结构示意图，参考图10，该天线阵列中，封装天线还包括电磁带隙结构30，电磁带隙结构30包括至少两个电磁带隙单元31，发射天线阵列10和接收天线阵列20分别位于电磁带隙结构30相对的两侧。

继续参考图10，本发明实施例中，可选电磁带隙结构30中的至少两个电磁带隙单元31呈长条形阵列排布，电磁带隙结构30沿第二方向200延伸，发射天线阵列10和接收天线阵列20分别位于电磁带隙结构30沿第一方向200相对的两侧，其中，第一方向100和第二方向200垂直。

本实施例将电磁带隙结构(Electromagnetic Band Gap，EBG)30设置在发射天线阵列10和接收天线阵列20之间，可以有效阻止发射天线和接收天线之间的信号耦合，增加发射天线和接收天线之间的隔离度。

具体地，本实施例中的电磁带隙单元31可设置包括至少一层电磁带隙图形311和通孔312，通孔312贯穿至少一层电磁带隙图形311。其中，电磁带隙单元31实质为一立体结构，其中电磁带隙图形311的层数取决于天线本身的金属层层数。本实施例中在各层的电磁带隙图形311中设置通孔312，用于通过通孔312将各层的电磁带隙图形311与金属地连接，也即各层的电磁带隙图形311电位接地，通过稳定接地的电磁带隙图形311来实现天线之间电磁信号的阻隔，而实现发射天线和接收天线的隔离度提升。

在上述设置电磁带隙结构的基础上，可选该电磁带隙图形的形状包括圆形、椭圆形或N边形，其中，N为大于或等于3的正整数。此外，可选电磁带隙结构中的各电磁带隙单元的形状可以全部相同，也可以部分相同，还可以完全不同，本实施例对此不进行具体限定，图10仅以电磁带隙结构30中的电磁带隙单元31的形状全部相同为例进行示例性说明。

具体地，继续参考图10，在本发明的一个实施例中，可选电磁带隙图形311的形状为八边形。并且，令电磁带隙单元31相对的边的距离为L1，电磁带隙单元31的边长为L2；可设置L1和L2满足0.25mm≤L1≤0.35mm(如0.25mm、0.3mm、0.35mm等)，0.1mm≤L2≤0.25mm(如0.1mm、0.15mm、0.25mm等)。

需要说明的是，本实施例中的电磁带隙结构中电磁带隙单元的材质、形状、尺寸、排布方式、排布周期以及各层电磁带隙图形之间介质层的介电常数等，均会影响该电磁带隙结构的工作频率，也即会影响该电磁带隙结构的屏蔽和隔离效果，本领域技术人员可以根据实际产品需求，设计上述各参数，此处不做过多限制。

此外，本发明实施例中，在相邻的两个天线之间设置无效天线以及在发射天线阵列和接收天线阵列之间设置电磁带隙结构，均用于实现天线之间和天线阵列之间的隔离度问题，本领域技术人员可以选择设置，此处也不做限制。

同样地，本发明实施例对如图10所示的天线阵列，也进行了隔离度的实验。图11是图10所示天线阵列中发射天线之间以及接收天线之间的隔离度曲线图，图12是图10所示天线阵列中发射天线和接收天线之间的隔离度曲线图，参考图10-图12可知，图10所示的天线阵列，通过设置无效天线以及电磁带隙结构，使得发射天线之间、接收天线之间以及发射天线和接收天线之间的隔离度均处于较高水平。从图中可以看出，在77GHz到81GHz的车载雷达频段，天线之间的隔离度大于-27dB，部分通道极化正交的通道能达到-35dB。相比于相同极化布阵的天线，本发明提出的方案能提升大约10dB以上的隔离，实现了整个天线阵列中隔离度的提升，能够有效防止天线之间发生耦合干扰，从而保证了信号的准确性。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种封装天线。图13是本发明实施例提供的一种封装天线的结构示意图，参考图10和图13，该封装天线包括上述实施例提供的任意一种天线阵列，该封装天线包括接地金属层41和天线金属层42等，即天线阵列形成于天线金属层42中。

可以理解，封装天线本身为立体结构，其中的天线阵列实际是由金属层图案化后形成，天线中的辐射单元以及馈线均可形成在该天线金属层42中，而芯片则可通过馈线天线阵列连接，从而通过天线阵列进行电磁信号的发射和接收，从而实现目标探测及通信等功能。

此外，继续参考图10和图13，可选地，若是在天线金属层41的辐射方向覆盖有其他膜层(可为单层膜层或多层复合膜层)43，如图13所示的该其他膜层43位于天线金属层41背离接地金属层42的一侧，则该其他膜层43对应天线的位置均设置有开窗430，且开窗430在接地金属层42上的垂直投影，覆盖对应的天线在接地金属层42上的垂直投影。开窗430设置的目的主要用于暴露出天线金属层42设置的天线，如此可以避免天线发射或接收的电磁波信号被此天线金属层42以上的金属层所屏蔽。

本领域技术人员可以理解，在该封装天线中，接地金属层41、天线金属层42以及其他膜层43之间均需要设置介质层，介质层可以隔离相邻的两层金属层，实现金属层之间的绝缘。此外，介质层的厚度以及介电常数一定程度上也会影响了该封装天线的工作频段，因此，本领域技术人员可根据实际情况进行设计，此处不做过多赘述。

本发明还提供一种集成电路，可以包括裸片、封装层以及如上实施例提供的任意一种封装天线，封装层用于封装裸片；封装天线集成于封装层上形成Aip结构；裸片通过封装天线发射射频信号，并接收回波信号。

其中，AiP结构就是采用AiP(Antenna-in-Package)工艺形成的结构；裸片通过封装天线发射射频信号，并接收回波信号，用以生成通信数据、辅助驾驶数据、安检成像数据和/或人体生命特征参数数据。本申请的集成电路由于采用前述的封装天线，所以，对于与前述封装天线具有的相同有益效果部分可参照前述的描述，在此不再进一步赘述。可选地，本申请的封装天线可以应用至通信领域、自动辅助驾驶领域、安检成像领域以及搜救设备领域。例如，该集成电路可为毫米波雷达芯片、毫米波通信芯片等。

本发明还提供了一种无线电器件，可包括设备本体和设置于该设备本体上的集成电路，该集成电路可为本申请任一实施例所阐述的集成电路，以用于目标检测和/或通信。

在一个可选的实施例中，上述设备本体可为应用于诸如智能住宅、交通、智能家居、消费电子、监控、工业自动化、舱内检测及卫生保健等领域的部件及产品；例如，该设备本体可为智能交通运输设备(如汽车、自行车、摩托车、船舶、地铁、火车等)、安防设备(如摄像头)、智能穿戴设备(如手环、眼镜等)、智能家居设备(如电视、空调、智能灯等)、各种通信设备(如手机、平板电脑等)等，以及诸如道闸、智能交通指示灯、智能指示牌、交通摄像头及各种工业化机械手(或机器人)等，也可为用于检测生命特征参数的各种仪器以及搭载该仪器的各种设备。无线电器件则可为本申请任一实施例中所阐述的无线电器件，无线电器件的结构和工作原理在上述实施例中已经进行了详细说明，此处不在一一赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (19)

1.一种天线阵列，其特征在于，包括发射天线阵列和接收天线阵列；

所述发射天线阵列和/或所述接收天线阵列中包括至少两个天线，且所述两个天线的极化方向正交。

2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；以及

所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；

其中，所述第一发射天线和所述第一接收天线的极化方向相同，所述第二发射天线和所述第二接收天线的极化方向相同。

3.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列包括至少一个圆极化发射天线；所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；

或者，所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；所述接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线。

4.根据权利要求2或3所述的天线阵列，其特征在于，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均为极化可重构天线。

5.根据权利要求4所述的天线阵列，其特征在于，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均包括一个辐射单元和两个馈电线，所述辐射单元呈矩形，所述两个馈电线分别连接于所述辐射单元相邻且相互垂直的两条边上，所述辐射单元分别可与所述两个馈电线形成天线，且两个所述天线的极化方向正交。

6.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列还包括至少一个无效发射天线，所述接收天线阵列包括至少一个无效接收天线；

所述第一发射天线、所述第二发射天线和所述无效发射天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个所述第一发射天线或至少一个所述第二发射天线与一个所述无效发射天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

所述第一接收天线、所述第二接收天线和所述无效接收天线中的至少两个天线沿所述第一方向和/或所述第二方向依次排布，且至少一个所述第一接收天线或至少一个所述第二接收天线与一个所述无效接收天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

7.根据权利要求3所述的天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列包括至少一个圆极化发射天线；所述接收天线阵列包括至少一个第一接收天线和至少一个第二接收天线，所述第一接收天线和所述第二接收天线的极化方向正交；

所述接收天线阵列包括至少一个无效接收天线；所述第一接收天线、所述第二接收天线和所述无效接收天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个所述第一接收天线或至少一个所述第二接收天线与一个所述无效接收天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

或者，所述发射天线阵列包括至少一个第一发射天线和至少一个第二发射天线，所述第一发射天线和所述第二发射天线的极化方向正交；所述接收天线阵列包括至少一个圆极化接收天线；

所述发射天线阵列还包括至少一个无效发射天线；所述第一发射天线、所述第二发射天线和所述无效发射天线中的至少两个天线沿第一方向和/或第二方向依次排布，且至少一个所述第一发射天线或至少一个所述第二发射天线与一个所述无效发射天线在所述第一方向或所述第二方向上相邻；

其中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

8.根据权利要求6或7所述的天线阵列，其特征在于，所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线和所述第二接收天线均包括一个辐射单元和一个馈电线，所述辐射单元呈矩形，所述馈电线连接于所述辐射单元的长边上；

所述第一发射天线和所述第一接收天线中的所述辐射单元的长边沿第二方向延伸，所述第二发射天线和所述第二接收天线中的所述辐射单元的长边沿第一方向延伸，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

9.根据权利要求6或7所述的天线阵列，其特征在于，所述无效发射天线和所述无效接收天线均包括一个无效辐射单元，所述无效辐射单元呈矩形，所述无效辐射单元的长边与相邻的所述第一发射天线、所述第二发射天线、所述第一接收天线或所述第二接收天线中的辐射单元的长边垂直或平行。

10.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列还包括电磁带隙结构，所述电磁带隙结构包括至少两个电磁带隙单元，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列分别位于所述电磁带隙结构相对的两侧。

11.根据权利要求10所述的天线阵列，其特征在于，所述电磁带隙单元包括至少一层电磁带隙图形和通孔，所述通孔贯穿所述至少一层电磁带隙图形。

12.根据权利要求11所述的天线阵列，其特征在于，所述电磁带隙图形的形状包括圆形、椭圆形或N边形，其中，N为大于或等于3的正整数。

13.根据权利要求10所述的天线阵列，其特征在于，所述电磁带隙结构中的至少两个电磁带隙单元呈长条形阵列排布，所述电磁带隙结构沿第一方向延伸，所述发射天线阵列和所述接收天线阵列分别位于所述电磁带隙结构沿第二方向相对的两侧，其中，所述第一方向和所述第二方向垂直。

14.根据权利要求1-3、6-7、10-13中任意一项所述的天线阵列，其特征在于，所述发射天线阵列所发射的无线电信号为毫米波信号。

15.一种封装天线，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的天线阵列；

所述封装天线包括接地金属层和天线金属层，所述天线金属层包括所述天线阵列中的天线。

16.根据权利要求15所述的封装天线，其特征在于，所述封装天线还包括开窗金属层，所述开窗金属层位于所述天线金属层背离所述接地金属层的一侧；

所述开窗金属层对应天线的位置均设置有开窗，且所述开窗在所述接地金属层上的垂直投影，覆盖对应的所述天线在所述接地金属层上的垂直投影。

17.一种集成电路，其特征在于，包括：

裸片；

封装层，用于封装所述裸片；以及，

封装天线，集成于所述封装层上形成Aip结构；

其中，所述裸片通过所述封装天线发射射频信号，并接收回波信号；以及

所述封装天线包括发射天线和接收天线，任意相邻的两个所述发射天线之间极化方向相异，和/或任意相邻的两个所述接收天线之间极化方向相异。

18.根据权利要求17所述的集成电路，其特征在于，所述封装天线为如权利要求15或16所述的封装天线。

19.一种无线电器件，其特征在于，包括：

设备本体；以及

设置于所述设备本体上的如权利要求17或18所述的集成电路，以用于目标检测和/或通信。

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