CN112864606B - 天线部件及车辆 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种天线部件及车辆。天线部件包括：依次层叠设置的透镜(11)、多个天线阵列层(12)和金属地(13)，所述天线阵列层(12)具有多个子阵(121)，且每个所述天线阵列层(12)中位置相对应的所述子阵(121)通过同一馈线(122)连接，所述馈线(122)远离所述透镜(11)的一端穿过所述金属地(13)与射频模块(2)连接，所述透镜(11)的反射系数大于1。由于透镜、天线阵列层和金属地层叠设置，三者之间不存在腔体，故可以减小天线部件的厚度。另外，由于天线部件采用同轴馈电的方式满足天线辐射效率和方向性的要求，故无需设置波导金属器件(属于波导馈电的方式)，这样，可以减小天线部件的重量。

Description

天线部件及车辆
技术领域
本公开涉及天线领域，具体地，涉及一种天线部件及车辆。
背景技术
天线应用于各领域(例如，轨道交通领域)的车辆的车头、车尾的玻璃上，用于数据传输与通信，并且可以用于车车通信业务。随着车载移动通信的高速发展，无线电频谱的低端频率己趋饱和，而毫米波具有丰富的频谱资源和高载波频率，因此毫米波可以为下一代高速无线通信提供空前的机遇。由此，毫米波阵列天线应运而生。上述毫米波阵列天线包括：从上至下依次层叠的电磁波辐射层、基片集成波导功分器和金属波导功分器，其中，电磁波辐射层采用基于基片集成波导的腔体贴片天线。毫米波阵列天线馈电后将能量传播至金属波导功分器中，通过缝隙耦合的形式将金属波导功分器中的能量耦合至基片集成波导功分器中，虽然增益比较高，但由于其内部设置有波导金属器件，故毫米波阵列天线重量会相对较重。另外，电磁波辐射层采用基于基片集成波导的腔体贴片天线，由于腔体占据一定的空间，故毫米波阵列天线的厚度也相对较厚。
发明内容
为了克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种天线部件及车辆。
为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种天线部件，所述天线部件包括：依次层叠设置的透镜、多个天线阵列层和金属地，所述天线阵列层具有多个子阵且每个所述天线阵列层中位置相对应的所述子阵通过同一馈线连接，所述馈线远离所述透镜的一端穿过所述金属地与射频模块连接，所述透镜的反射系数大于1。
可选地，至少一个所述子阵为贴片式。
可选地，各所述子阵通过自身的功分馈电网络与相应馈线直接连接。
可选地，各所述子阵通过自身的功分馈电网络与相应馈线间接连接。
可选地，每相邻两个所述天线阵列层之间设置有防干扰层。
可选地，所述防干扰层为玻璃或印制电路板。
可选地，所述天线部件还包括第一防护层，其中，所述第一防护层设置在所述透镜上、背离所述天线阵列层的一面。
可选地，所述第一防护层为玻璃或印制电路板。
可选地，所述天线部件还包括第二防护层，其中，所述第二防护层设置在所述金属地上、背离所述天线阵列层的一面。
可选地，所述第二防护层为玻璃或印制电路板。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种车辆，所述车辆包括：
至少一个天线部件，其中，所述天线部件为本公开第一方面提供的所述天线部件；
所述射频模块；以及
位于车头的第一车载玻璃和/或位于车尾的第二车载玻璃，其中，所述至少一个天线部件设置于所述第一车载玻璃或所述第二车载玻璃上，并且，所述天线部件中的所述透镜位于所述金属地的、远离所述第一车载玻璃或所述第二车载玻璃的一侧。
在上述技术方案中，天线部件包括依次层叠设置的透镜、天线阵列层和金属地，其中，天线阵列层具有多个子阵，且每个天线阵列层中位置相对应的子阵通过同一馈线连接。可见，透镜、天线阵列层和金属地层叠设置，三者之间不存在腔体，故可以减小天线部件的厚度。另外，由于天线部件中并不包含金属器件，故天线部件的重量相对较轻。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。
图2A是根据一示例性实施例示出的图1中子阵12111和子阵12112的功分馈电网络和馈线的设置位置的示意图。
图2B是根据一示例性实施例示出的图1中子阵12121和子阵12122的功分馈电网络和馈线的设置位置的示意图。
图2C是根据另一示例性实施例示出的图1中子阵12111和子阵12112的功分馈电网络和馈线的设置位置的示意图。
图2D是根据另一示例性实施例示出的图1中子阵12121和子阵12122的网络和馈线的设置位置的示意图。
图3A是根据另一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。
图3B是根据另一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。
图4A是根据另一示例性实施例示出的图3B中子阵12111和子阵12112的功分馈电网络和馈线的设置位置的示意图。
图4B是根据另一示例性实施例示出的图3B中子阵12121和子阵12122的功分馈电网络和馈线的设置位置的示意图。
图5是根据另一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。
图6是根据另一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一种车辆的结构示意图。
附图标记说明
1 天线部件 2 射频模块
3 第一车载玻璃 4 第二车载玻璃
11 透镜 12 天线阵列层
13 金属地 14 第一防护层
15 第二防护层 121 子阵
122 馈线 123 防干扰层
1211 功分馈电网络 1212 阵元
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是以图中所示的图面方向为基准定义的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外，此外，本公开中使用的术语“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性，另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
图1是根据一示例性实施例示出的一种天线部件的结构示意图。参照图1，该天线部件可以包括依次层叠设置的透镜11、多个天线阵列层12、金属地13。这样，通过调节透镜11的厚度、多个天线阵列层12以及金属地13即可使其满足辐射方向、增益、工作频段(例如，24.25GHz～29.5GHz或37～42.5GHz)等的需求，从而实现天线部件的设计。
在本公开中，上述透镜11的反射系数大于1，它可以将天线阵列层12向外辐射的波束进行汇聚，即具有波束成形的作用。
上述天线阵列层12可以包括多个子阵121，并且，每个天线阵列层12中位置相对应的子阵121通过同一馈线122连接，并且，上述馈线122远离透镜11的一端穿过金属地与射频模块2连接，其中，射频模块2可为接收、发送和处理高频无线电波的功能模块，以实现天线系统的通信。这样，通过同一馈线122连接的各子阵121构成一个多层阵列天线，该多层阵列天线通过相应的馈线122从射频模块2接收信号、或者向射频模块2发送信号。另外，上述各天线阵列层12的材质可以为铜、铝等。
示例地，如图1-图3A、图4A-图6中所示，上述天线部件包括两个天线阵列层12(即，天线阵列层121和天线阵列层122)。其中，天线阵列层121中的子阵12111与天线阵列层122中的子阵12121位置对应，子阵12111、子阵12121通过馈线1222连接，上述馈线1222远离透镜11的一端穿过金属地13与射频模块2连接；这样，子阵12111、子阵12121构成一个多层阵列天线，该多层阵列天线通过馈线1222从射频模块2接收信号、或者向射频模块2发送信号。天线阵列层122中的子阵12112与天线阵列层122中的子阵12122位置对应，子阵12112、子阵12122通过馈线1221连接，上述馈线1221远离透镜11的一端穿过金属地13与射频模块2连接；这样，子阵12112、子阵12122构成一个多层阵列天线，该多层阵列天线通过馈线1221从射频模块2接收信号、或者向射频模块2发送信号。
又示例地，如图3B中所示，上述天线部件包括三个天线阵列层12(即，天线阵列层121、天线阵列层122和天线阵列层123)。
另外，需要说明的是，各子阵121中包含的阵元数量可以相同(示例地，图2A、图2C、图4A中所示的子阵12111包含八个阵元121211、子阵12112包含八个阵元121212，图2B、图2D、图4B中所示的子阵12121包含八个阵元121221、子阵12122包含八个阵元121222，即，各子阵121中包含的阵元数量相同)，也可以不同，在本公开中不作具体限定。其中，用户可以根据天线部件的增益需求来确定天线阵列层12中子阵121的数量以及各子阵121中包含的阵元1212的数量。
另外，每个天线阵列层12中的各相邻子阵之间的距离大于或等于预设距离阈值，这样，可以避免子阵间的相互干扰，其中，该预设距离阈值可以是用户根据天线部件的尺寸设定的值，也可以是默认的经验值(例如，3cm)，在本公开中不作具体限定。
另外，上述子阵121可以为贴片式的或立体式的。优选地，上述子阵121为贴片式，这样，可以使得天线部件1不易损坏、且更薄，更利于天线部件的安装，并且能够提升安装的稳固性。
并且，各子阵121与相应馈线122之间的连接方式有多种形式。在一种实施方式中，各子阵121通过自身的功分馈电网络1211与相应馈线122直接连接，此时，馈线122为与其直接连接的功分馈电网络1211进行直接馈电。
示例地，如图2A和4A中所示，子阵12111通过自身的功分馈电网络121111与其对应的馈线1222直接连接，子阵12112通过自身的功分馈电网络121112与其对应的馈线1221直接连接。其中，如2A、2B中所示，馈电点A、馈电点B均位于天线阵列层121和天线阵列层122的连接处，这样，可以平衡功分馈电网络121111和功分馈电网络121121的馈电、以及功分馈电网络121112和功分馈电网络121122的馈电，便于天线部件的调节；如图4A中所示，馈电点A、馈电点B均位于防干扰层123的中间位置(即，馈线1221、馈线1222并未穿透防干扰层123，而是穿透干扰层123的一半厚度)，这样，可以平衡功分馈电网络121111和功分馈电网络121121的馈电、以及功分馈电网络121112和功分馈电网络121122的馈电，便于天线部件的调节。
在另一种实施方式中，各子阵121通过自身的功分馈电网络1211与相应馈线122间接连接，即通过功分馈电网络1211与馈线122二者之间的耦合而实现连接，此时，馈线122为与其间接连接的功分馈电网络1211进行间接馈电。
示例地，如图2C和2D中所示，子阵12111通过自身的功分馈电网络121111与其对应的馈线1222间接连接，子阵12112通过自身的功分馈电网络121112与其对应的馈线1221间接连接。其中，2C和2D中所示，馈电点A、馈电点B均位于天线阵列层121和天线阵列层122的连接处，这样，可以平衡功分馈电网络121111和功分馈电网络121121的馈电、以及功分馈电网络121112和功分馈电网络121122的馈电，便于天线部件的调节。
另外，需要说明的，各子阵121的功分馈电网络1211的结构可以相同(例如，图2A和图2B中所示，子阵12111的功分馈电网络121111的结构与天线12112的功分馈电网络121112的结构相同)，也可以不同，在本公开中不作具体限定。
此外，上述金属地13可以为铜、铝等材质，它可以用于反射天线阵列层12的能量，即天线阵列层12发射向各方向发射能量，当其发射的能量到达金属地13后，金属地13对其进行反射，从而使得反射后的能量经过透镜11进行汇聚后发射出去。
上述天线部件除了可以是如图1-图3A、图4A-图6中所示的2*2的MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)天线外，还可以4*4的MIMO天线(如图3B中所示)、8*8的MIMO天线等，在本公开中不作具体限定。
在上述技术方案中，天线部件包括依次层叠设置的透镜、天线阵列层和金属地，其中，天线阵列层具有多个子阵，且每个天线阵列层中位置相对应的子阵通过同一馈线连接。可见，透镜、天线阵列层和金属地层叠设置，三者之间不存在腔体，故可以减小天线部件的厚度。另外，由于天线部件中并不包含金属器件，故天线部件的重量相对较轻。
为了避免上述各天线阵列层12之间相互干扰，每相邻两个上述天线阵列层12之间设置可以有防干扰层123。其中，该防干扰层123可以为玻璃、印制电路板(Printed CircuitBoard，PCB)等。
如图3A中所示，上述天线部件包括天线阵列层121和天线阵列层122，其中，天线阵列层121和天线阵列层122之间设置有防干扰层123。
如图3B中所示，上述天线部件包括天线阵列层121、天线阵列层122、天线阵列层123和天线阵列层124，其中，天线阵列层121和天线阵列层122之间设置有防干扰层1231，天线阵列层122和天线阵列层123之间设置有防干扰层1232，天线阵列层123和天线阵列层124之间设置有防干扰层1233。
另外，为了避免天线部件受到雨水、风等的侵蚀，如图5中所示，上述天线部件还可以包括第一防护层14。其中，该第一防护层14设置在透镜11上、背离天线阵列层12的一面；并且，该第一防护层14可以为玻璃、PCB等。
此外，为了避免因用户勿触碰金属地导致其受损，如图6中所示，上述天线部件还可以包括第二防护层15，其中，该第二防护层15设置在金属地13上、背离天线阵列层12的一面。并且，该第二防护层15可以为玻璃、PCB等。
本公开还提供一种车辆，其中，该车辆可以包括：至少一个天线部件1、射频模块2以及位于车头的第一车载玻璃3和/或位于车尾的第二车载玻璃4。其中，上述天线部件1可以为本公开提供的上述天线部件，上述至少一个天线部件1设置于第一车载玻璃3或第二车载玻璃4上，并且，上述天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第一车载玻璃3或第二车载玻璃4的一侧。其中，当上述天线部件1包括金属地13，而不包括第二防护层15时，可以直接将金属地13设置在第一车载玻璃3或第二车载玻璃4上；而当上述天线部件1同时包括金属地13和第二防护层15时，可以直接将第二防护层13设置在第一车载玻璃3上。
示例地，上述车辆包括一个天线部件1、射频模块2和位于车头的第一车载玻璃3。如图7中所示，上述天线部件1设置于位于车头的第一车载玻璃3上，并且，上述天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第一车载玻璃3的一侧。
又示例地，上述车辆包括多个天线部件1、射频模块2和位于车头的第一车载玻璃3，其中，上述多个天线部件1均设置于位于车头的第一车载玻璃3上，并且，各天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第一车载玻璃3的一侧。
又示例地，上述车辆包括多个天线部件1、射频模块2和位于车尾的第二车载玻璃4，其中，上述多个天线部件1均设置于位于车尾的第二车载玻璃4上，并且，上述天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第二车载玻璃4的一侧。
又示例地，上述车辆包括2个天线部件1、射频模块2、位于车头的第一车载玻璃3以及位于车尾的第二车载玻璃4。其中，一天线部件1设置于位于车头的第一车载玻璃3上，并且，该天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第一车载玻璃3的一侧；另一天线部件1设置于位于车尾的第二车载玻璃4上，并且，该天线部件1中的透镜11位于金属地13的、远离第二车载玻璃4的一侧。
优选地，上述防干扰层123、第一防护层124以及第二防护层125为玻璃(透明)，这样，可以降低天线部件对车辆的用户的视野的影响。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种天线部件，其特征在于，所述天线部件包括：
依次层叠设置的透镜(11)、多个天线阵列层(12)和金属地(13)，所述天线阵列层(12)具有多个子阵(121)，且每个所述天线阵列层(12)中位置相对应的所述子阵(121)通过同一馈线(122)连接，所述馈线(122)远离所述透镜(11)的一端穿过所述金属地(13)与射频模块(2)连接，所述透镜(11)的反射系数大于1，各所述子阵(121)通过自身的功分馈电网络(1211)与相应馈线(122)直接连接，其中，每相邻两个所述天线阵列层(12)之间设置有防干扰层(123)，其中，馈电点位于所述防干扰层(123)的中间位置。
2.根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，至少一个所述子阵(121)为贴片式。
3.根据权利要求1所述的天线部件，其特征在于，所述防干扰层(123)为玻璃或印制电路板。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的天线部件，其特征在于，所述天线部件还包括第一防护层(14)，其中，所述第一防护层(14)设置在所述透镜(11)上、背离所述天线阵列层(12)的一面。
5.根据权利要求4所述的天线部件，其特征在于，所述第一防护层(14)为玻璃或印制电路板。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的天线部件，其特征在于，所述天线部件还包括第二防护层(15)，其中，所述第二防护层(15)设置在所述金属地(13)上、背离所述天线阵列层(12)的一面。
7.根据权利要求6所述的天线部件，其特征在于，所述第二防护层(15)为玻璃或印制电路板。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括：
至少一个天线部件(1)，其中，所述天线部件(1)为根据权利要求1-7中任一项所述的天线部件；
所述射频模块(2)；以及
位于车头的第一车载玻璃(3)和/或位于车尾的第二车载玻璃(4)，其中，所述至少一个天线部件(1)设置于所述第一车载玻璃(3)或所述第二车载玻璃(4)上，并且，所述天线部件(1)中的所述透镜(11)位于所述金属地(13)的、远离所述第一车载玻璃(3)或所述第二车载玻璃(4)的一侧。
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