CN113823895A - 有源集成天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种有源集成天线，包括：天线单元，包括设置有输出端的金属覆盖层、介质基板；所述介质基板承载所述金属覆盖层；所述天线单元通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；放大器单元，包括电容、晶体管；所述电容分别与所述天线单元的输出端和晶体管的栅极连接；所述晶体管的漏极连接有输出匹配电路；天线单元的输出阻抗与放大器单元的输入阻抗匹配；所述放大器单元接收所述天线单元的接收信号，通过晶体管放大得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。本申请通过去除放大器单元的输入匹配电路，得到了拥有较好信噪比信号的有源集成天线。

Description

有源集成天线及通信设备

技术领域

本申请涉及集成天线技术领域，尤其涉及一种有源集成天线及通信设备。

背景技术

随着5G技术不断成熟，高速语音、视频及数字通信的应用也越来越广。目前，我国持续加快推进5G商用，已建成开通5G基站超60万座，5G终端连接数超过1.5亿。高吞吐、低时延、低成本及高数据速率等是5G通信的主要性能指标。对于通信系统中的射频前端电路来说，高带宽、低损耗、低噪声及低成本等性能指标要求也日益突显。接收机是无线通信系统中不可或缺的一部分，其中的关键部分放大器单元和天线单元，通常处在接收机的前段。由于所处位置和功能的特殊，放大器单元和天线单元的性能优劣会直接影响接收机的整体性能。

在实现现有技术的过程中，发明人发现存在以下技术问题：

传统设计中的放大器单元一般会通过设置输入匹配网络匹配天线单元的输出阻抗和放大器单元的输入阻抗，输入匹配网络不仅会使得射频前端电路集成度下降，还会产生不必要的插入损耗同时增加放大器噪声。

因此，需要提供一种可以降低噪声，从而拥有较好信噪比信号的有源集成天线技术方案。

发明内容

本申请提供一种去除输入匹配网络以降低噪声的有源集成天线的技术方案。

本申请提供的一种有源集成天线，包括：

天线单元，包括金属覆盖层、介质基板、输出端；

所述介质基板承载所述金属覆盖层；

所述输出端设置于所述金属覆盖层；

所述天线单元，用于通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；

放大器单元，包括电容、晶体管、输出匹配电路；

所述电容的一端与所述天线单元的输出端连接；

所述电容的另一端与所述晶体管的栅极连接；

所述晶体管的漏极与所述输出匹配电路连接；

其中，所述天线单元，还用于通过所述金属覆盖层及所述介质基板匹配所述天线单元的输出阻抗与所述放大器单元的输入阻抗；

所述放大器单元，用于通过所述电容接收所述天线单元的接收信号，通过所述晶体管放大所述接收信号得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。

进一步的，所述金属覆盖层包括无金属覆盖的凹槽；

所述介质基板为矩形；

所述金属覆盖层对称分布于所述介质基板的纵向对称轴的两侧；

所述纵向对称轴与所述介质基板的底部边沿所在的线垂直；

所述凹槽包括第一锥形槽、第二锥形槽、第一纵向槽、第二纵向槽；

所述第一锥形槽、第一纵向槽分布于所述纵向对称轴的一侧；

所述第二锥形槽、第二纵向槽分布于所述纵向对称轴的另一侧；

所述第一锥形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第一纵向槽的另一端与所述介质基板的边沿连接；

所述第二锥形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接；

所述第二纵向槽的另一端与所述介质基板的边沿连接

所述第一纵向槽与所述第二纵向槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端；

其中，所述第一锥形槽、所述第二锥形槽均不与所述介质基板的边沿接触。

进一步的，所述第一锥形槽包括第一圆形槽、第一等腰三角形槽；

所述第二锥形槽包括第二圆形槽、第二等腰三角形槽；

所述第一等腰三角形槽的底边在所述第一圆形槽内；

所述第二等腰三角形槽的底边在所述第二圆形槽内；

所述第一等腰三角形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第二等腰三角形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接。

进一步的，所述第一纵向槽包括第一矩形槽、第二矩形槽、第一直角梯形槽；

所述第二纵向槽包括第三矩形槽、第四矩形槽、第二直角梯形槽；

所述第一矩形槽的一端与所述第一锥形槽的顶点连接；

所述第三矩形槽的一端与所述第二锥形槽的顶点连接；

所述第一直角梯形槽的长底边一端与所述第一矩形槽的另一端连接；

所述第二直角梯形槽的长底边一端与所述第三矩形槽的另一端连接；

所述第一直角梯形槽的短底边一端与所述第二矩形槽的一端连接；

所述第二直角梯形槽的短底边一端与所述第四矩形槽的一端连接；

所述第二矩形槽、第四矩形槽的另一端均与所述介质基板的边沿连接；

所述第二矩形槽与所述第四矩形槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端。

进一步的，所述晶体管的栅极与漏极之间还连接有旁路电路；

所述旁路电路包括第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、旁路电容、直流电源；

所述第一电感、第二电感均包括第一端、第二端；

所述第一电感的第一端与所述晶体管的栅极连接；

所述第二电感的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述第一电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第一电阻的另一端接地；

所述第二电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第二电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述第三电阻的一端与所述第二电感的第二端连接；

所述第三电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的另一端接地；

所述直流电源的负极接地。

进一步的，所述晶体管的源极连接有稳定电路；

所述晶体管的源极包括第一源极、第二源极；

所述稳定电路包括第一稳定电路、第二稳定电路；

所述第一源极与所述第一稳定电路的一端连接；

所述第二源极与所述第二稳定电路的一端连接；

所述第一稳定电路的另一端、所述第二稳定电路的另一端均接地。

进一步的，所述第一稳定电路、所述第二稳定电路中至少一个由矩形金属层组成。

进一步的，所述输出匹配电路包括隔直电容、带状导线；

所述隔直电容包括第一端、第二端；

所述带状导线包括第一端、第二端；

所述隔直电容的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述隔直电容的第二端与所述带状导线的第一端连接；

所述带状导线的第二端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

进一步的，所述带状导线包括第一带状导线、第二带状导线；

所述第一带状导线的一端与所述隔直电容的第二端连接；

所述第一带状导线的另一端与所述第二带状导线的一端连接；

所述第二带状导线的另一端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

本申请还提供一种通信设备，包括：

有源集成天线，用于接收并处理无线信号，得到放大信号；

所述有源集成天线，包括：

天线单元，包括金属覆盖层、介质基板、输出端；

所述介质基板承载所述金属覆盖层；

所述输出端设置于所述金属覆盖层；

所述天线单元，用于通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；

放大器单元，包括电容、晶体管、输出匹配电路；

所述电容的一端与所述天线单元的输出端连接；

所述电容的另一端与所述晶体管的栅极连接；

所述晶体管的漏极与所述输出匹配电路连接；

其中，所述天线单元，还用于通过所述金属覆盖层及所述介质基板匹配所述天线单元的输出阻抗与所述放大器单元的输入阻抗；

所述放大器单元，用于通过所述电容接收所述天线单元的接收信号，通过所述晶体管放大所述接收信号得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。

信号解析电路，用于解析所述放大信号；

所述有源集成天线与所述信号解析电路电连接；

通信设备部件载体，用于承载所述有源集成天线、所述信号解析电路。

本申请提供的实施例，至少具有以下技术效果：

通过去除放大器单元中的输入匹配网络，用天线单元实现匹配电路的功能，降低了噪声，得到了拥有较好信噪比信号的有源集成天线。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种有源集成天线的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的有源集成天线与传统集成天线的噪声对比图。

100有源集成天线

11天线单元

12放大器单元

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

请参照图1，本申请提供的一种有源集成天线100，包括：

天线单元11，包括金属覆盖层、介质基板、输出端；

所述介质基板承载所述金属覆盖层；

所述输出端设置于所述金属覆盖层；

所述天线单元11，用于通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；

放大器单元12，包括电容、晶体管、输出匹配电路；

所述电容的一端与所述天线单元11的输出端连接；

所述电容的另一端与所述晶体管的栅极连接；

所述晶体管的漏极与所述输出匹配电路连接；

其中，所述天线单元11，还用于通过所述金属覆盖层及所述介质基板匹配所述天线单元11的输出阻抗与所述放大器单元12的输入阻抗；

所述放大器单元12，用于通过所述电容接收所述天线单元11的接收信号，通过所述晶体管放大所述接收信号得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。

可以理解的是，在无线通信系统中，接收机是不可缺少的一部分。本申请中的有源集成天线100处于接收机前段，用于无线信号接收和放大。这里的有源集成天线100包括天线单元11和放大器单元12。这里的天线单元11的输出阻抗和放大器单元12的输入阻抗直接匹配，放大器单元12中去除了传统设计中的输入匹配网络。天线单元11主要由金属覆盖层和介质基板组成，在金属覆盖层上信号输出的位置可以作为输出端。在具体的实施过程中，这里的介质基板可以采用介电常数为4.4的FR4介质板，厚度可以为1.6mm，主要作为金属覆盖层的载体。这里的金属覆盖层可以采用微带辐射贴片，微带辐射贴片可以是介质基板上的覆铜层，微带辐射贴片的厚度可以为1.6mm。这里的放大器单元12可以理解为具有信号放大功能的电路，可以设置在介电常数为4.4的FR4介质基板上，介质基板的厚度可以为1.6mm。放大器单元12中的电容主要用于连接天线单元11，可以直接焊接到天线单元11的输出端。放大器单元12中的晶体管可以采用Avago公司的ATF54143晶体管。有源集成天线100在正常工作时，天线单元11可以通过介质基板与金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在金属覆盖层内朝输出端传输，最终可以在输出端输出接收信号。需要指出的是，天线单元11通过金属覆盖层和介质基板共同作用形成一个天线单元11的输出阻抗。天线单元11的输出阻抗与放大器单元12的输入阻抗匹配。放大器单元12通过和天线单元11的输出端连接的电容获取天线单元11输出的接收信号。放大器单元12通过和晶体管的栅极连接的电容向晶体管输入接收信号，晶体管可以放大这个接收信号，并在晶体管的漏极输出一个放大信号。这里的放大信号最终通过与晶体管的漏极连接的输出匹配电路输出。需要指出的是，传统设计中的输入匹配网络的去除，降低了输入匹配网络带来的插入损耗和噪声，同时可以有效减少整个接收机的尺寸。

具体的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述金属覆盖层包括无金属覆盖的凹槽；

所述介质基板为矩形；

所述金属覆盖层对称分布于所述介质基板的纵向对称轴的两侧；

所述纵向对称轴与所述介质基板的底部边沿所在的线垂直；

所述凹槽包括第一锥形槽、第二锥形槽、第一纵向槽、第二纵向槽；

所述第一锥形槽、第一纵向槽分布于所述纵向对称轴的一侧；

所述第二锥形槽、第二纵向槽分布于所述纵向对称轴的另一侧；

所述第一锥形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第一纵向槽的另一端与所述介质基板的底部边沿连接；

所述第二锥形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接；

所述第二纵向槽的另一端与所述介质基板的边沿连接

所述第一纵向槽与所述第二纵向槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端；

其中，所述第一锥形槽、所述第二锥形槽均不与所述介质基板的边沿接触。

可以理解的是，这里的无金属覆盖的凹槽是金属覆盖层表面去除掉金属覆盖的部分。例如当介质基板和金属覆盖层是PCB印刷电路板形式时，这里的凹槽可以理解为PCB印刷电路板上被完全蚀刻掉的部分，此部分没有金属层覆盖。这里的金属覆盖层可以理解为微带辐射贴片。这里的矩形介质基板的短边长度可以为50mm，长边长度可以为85mm。为了便于更清楚地描述本发明，这里的介质基板的边可以分为底部长边、顶部长边、左侧短边和右侧短边。在矩形介质基板的底部长边和顶部长边上可以找到一个纵向对称轴，纵向对称轴两侧左侧短边和右侧短边所在的介质基板区域对称分布。覆盖在介质基板上的金属覆盖层以介质基板的纵向对称轴为对称线，对称分布在介质基板上。这里的包括有凹槽的金属覆盖层与矩形介质基板的顶部长边齐平，也就是矩形介质基板在顶部长边的边沿和金属覆盖层正好重合。这里的金属覆盖层与矩形介质基板的底部长边边沿相差0.2mm，也就是矩形介质基板的底部长边靠近边沿位置还存在宽度为0.2mm的没有金属覆盖层覆盖的矩形的空白介质基板区域。在具体的实施过程中，纵向对称轴和介质基板左侧短边之间的区域可以理解为左侧区域，纵向对称轴和介质基板右侧短边之间的区域可以理解为右侧区域。这里的第一锥形槽、第一纵向槽在左侧区域沿顶部长边到底部长边的方向依次连接，这里的第二锥形槽、第二纵向槽在右侧区域沿顶部长边到底部长边的方向依次连接。这里的第一锥形槽和第二锥形槽可以为对称图形，具体以通过顶点的轴线对称分布。这里的第一锥形槽的顶点与第一纵向槽的一端连接，第一纵向槽的另一端与介质基板底部长边的边沿连接，这里的两个连接处均没有金属覆盖，各个槽之间贯通连接成一体。这里的第二锥形槽的顶点与第二纵向槽的一端连接，第二纵向槽的另一端与介质基板底部长边的边沿连接，这里的两个连接处均没有金属覆盖，各个槽之间贯通连接成一体。这里的第二矩形槽、第四矩形槽的短边与所述介质基板的底部长边平行，长边与所述介质基板的底部长边垂直。这里的第一纵向槽与第二纵向槽之间靠近介质基板底部长边边沿处的金属覆盖层可以设置输出端。需要说明的是，这里的第一锥形槽、第二锥形槽均不与介质基板的四个边的边沿接触。显而易见的是，这里的金属覆盖层上凹槽的设置可以使天线单元的输出阻抗有效匹配放大器单元的输入阻抗。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一锥形槽包括第一圆形槽、第一等腰三角形槽；

所述第二锥形槽包括第二圆形槽、第二等腰三角形槽；

所述第一等腰三角形槽的底边在所述第一圆形槽内；

所述第二等腰三角形槽的底边在所述第二圆形槽内；

所述第一等腰三角形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第二等腰三角形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接。

可以理解的是，这里的第一圆形槽、第一等腰三角形槽分布在矩形介质基板的左侧区域，这里的第二圆形槽、第二等腰三角形槽分布在矩形介质基板的右侧区域。矩形介质基板的左侧区域与右侧区域中的金属覆盖层均对称分布。第一等腰三角形槽的顶点与第一纵向槽的一端连接，第二等腰三角形槽的顶点与第二纵向槽的一端连接。在具体的实施过程中，这里的第一圆形槽、第二圆形槽均为圆形，第一圆形槽的圆心与介质基板的左侧短边的垂直距离及第二圆形槽的圆心与介质基板的右侧短边的垂直距离均可以设置为8mm。介质基板的左侧短边和右侧短边所在的两侧边沿均与金属覆盖层的两端边沿齐平。第一圆形槽的圆心与介质基板的顶部长边的垂直距离及第二圆形槽的圆心与介质基板的顶部长边的垂直距离均可以设置为29mm。这里的第一等腰三角形槽、第二等腰三角形槽均为等腰三角形，两腰长均为26.7mm，底边长10.5mm，这里的底边均在对应第一圆形槽及第二圆形槽内重叠。这里的第一等腰三角形槽的顶点与介质基板的左侧短边的垂直距离及第二等腰三角形槽的顶点与介质基板的右侧短边的垂直距离可以均设置为40mm。这里的第一等腰三角形槽的顶点与介质基板的顶部长边的垂直距离及第二等腰三角形槽的顶点与介质基板的顶部长边的垂直距离可以均设置为29mm。需要指出的是，通过进一步细化凹槽图形，可以使天线单元的输出阻抗与放大器单元的输入阻抗更加接近。

具体的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一纵向槽包括第一矩形槽、第二矩形槽、第一直角梯形槽；

所述第二纵向槽包括第三矩形槽、第四矩形槽、第二直角梯形槽；

所述第一矩形槽的一端与所述第一锥形槽的顶点连接；

所述第三矩形槽的一端与所述第二锥形槽的顶点连接；

所述第一直角梯形槽的长底边一端与所述第一矩形槽的另一端连接；

所述第二直角梯形槽的长底边一端与所述第三矩形槽的另一端连接；

所述第一直角梯形槽的短底边一端与所述第二矩形槽的一端连接；

所述第二直角梯形槽的短底边一端与所述第四矩形槽的一端连接；

所述第二矩形槽、第四矩形槽的另一端均与所述介质基板的边沿连接；

所述第二矩形槽与所述第四矩形槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端。

可以理解的是，这里的第一矩形槽、第二矩形槽、第一直角梯形槽分布在矩形介质基板的左侧区域。这里的第三矩形槽、第四矩形槽、第二直角梯形槽分布在矩形介质基板的右侧区域。矩形介质基板的左侧区域与右侧区域中的金属覆盖层均对称分布。这里的第一矩形槽、第三矩形槽均为长度为9mm，宽度为0.35mm矩形。这里的第二矩形槽、第四矩形槽均为长边长度为10mm，短边宽度为0.2mm的矩形。这里的第一直角梯形槽、第二直角梯形槽均为长底边为0.35mm，短底边为0.2mm，高为2mm的直角梯形。第一矩形槽、第二矩形槽、第三矩形槽及第四矩形槽的长边与矩形介质基板的长边垂直。第一矩形槽的一端与第一锥形槽的顶点连接，第三矩形槽的一端与第二锥形槽的顶点连接，连接后的第一矩形槽与第一锥形槽为连成一体的凹槽，连接后的第三矩形槽与第二锥形槽为连成一体的凹槽。第一直角梯形槽、第二直角梯形槽的高所在的边与矩形介质基板的长边垂直。第一直角梯形槽的长底边与第一矩形槽的短边连接，第二直角梯形槽的长底边一端与第三矩形槽的短边连接，两处连接位置的边均重合，第一直角梯形槽与第一矩形槽连接为一体的凹槽，第二直角梯形槽与第三矩形槽连接为一体的凹槽。第一直角梯形槽的短底边与所述第二矩形槽的一端重合连接，第一直角梯形槽与第二矩形槽连接为一体的凹槽。第二直角梯形槽的短底边与第四矩形槽的一端重合连接，第二直角梯形槽与第四矩形槽连接为一体的凹槽。第二矩形槽、第四矩形槽的另一端均与介质基板底部长边的边沿连接，第二矩形槽与第四矩形槽之间靠近介质基板底部长边边沿的金属覆盖层设置输出端。显而易见的是，通过精细化的凹槽设置，可以使天线单元的输出阻抗与放大器单元的输入阻抗更加接近。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述晶体管的栅极与漏极之间还连接有旁路电路；

所述旁路电路包括第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、旁路电容、直流电源；

所述第一电感、第二电感均包括第一端、第二端；

所述第一电感的第一端与所述晶体管的栅极连接；

所述第二电感的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述第一电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第一电阻的另一端接地；

所述第二电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第二电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述第三电阻的一端与所述第二电感的第二端连接；

所述第三电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的另一端接地；

所述直流电源的负极接地。

可以理解的是，在正常工作中，根据晶体管所起的作用通常会配套连接相应的辅助电路，以便使晶体管发挥出更好的工作效能。在本发明中，这里的晶体管主要作为低噪声放大器使用。为了有效控制晶体管的栅极与漏极之间的电压，晶体管的栅极与漏极之间连接了旁路电路。这里用到的第一电感、第二电感可以是电感值确定的电感，也可以是电感值可调的可调电感器，具体的选择可以根据设计需求确定。这里的第一电阻、第二电阻、第三电阻可以是电阻值确定的电阻，也可以是电阻值可调的可调电阻。这里的旁路电容可以是电容值确定的电容，也可以是电容值可调的可调电容。在第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、旁路电容、直流电源的共同作用下，晶体管正常工作所需的电压能够得到有效保障。在具体的实施过程中，这里的第一电感和第二电感的第一端、第二端是用于对外连接的两个连接端。第一电感的第一端与晶体管的栅极连接，第二电感的第一端与晶体管的漏极连接。第一电阻的一端与第一电感的第二端连接，第一电阻的另一端接地。第二电阻的一端与第一电感的第二端连接，第二电阻的另一端与直流电源的正极连接。第三电阻的一端与第二电感的第二端连接，第三电阻的另一端与直流电源的正极连接。旁路电容的一端与直流电源的正极连接，旁路电容的另一端接地，直流电源的负极接地。显而易见的是，通过在晶体管的栅极和漏极之间引入旁路电路，可以更加有效地控制晶体管的工作电压，让整个系统更加稳定。

具体的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述晶体管的源极连接有稳定电路；

所述晶体管的源极包括第一源极、第二源极；

所述稳定电路包括第一稳定电路、第二稳定电路；

所述第一源极与所述第一稳定电路的一端连接；

所述第二源极与所述第二稳定电路的一端连接；

所述第一稳定电路的另一端、所述第二稳定电路的另一端均接地。

可以理解的是，稳定性对于大多数电子设备来讲都非常重要。本申请在晶体管的源极连接稳定电路，使系统达到相对稳定的状态。在具体的实施过程中，晶体管的源极包括第一源极和第二源极。稳定电路包括第一稳定电路和第二稳定电路。这里的稳定电路可以是进行负反馈的电感，可以是电路中通用的微带线或者是一般的普通印制电路板上的金属覆盖层加工而成的特定形状的金属层。这里的第一源极与第一稳定电路的一端连接，第二源极与第二稳定电路的一端连接，第一稳定电路的另一端、第二稳定电路的另一端均接地连接。显而易见的是，在晶体管的源极连接稳定电路，能够有效增强系统的稳定性。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一稳定电路、所述第二稳定电路中至少一个由矩形金属层组成。

可以理解的是，这里的矩形金属层可以是电路中通用的矩形的微带线，也可以是一般的普通印制电路板上的金属覆盖层加工而成的矩形的金属层。矩形金属层上的金属可以是铜。铜材料具有良好的延展性、导电性和导热性，可以有效降低电磁干扰。优选的，这里的矩形金属层的长边可以设置为1mm，短边可以设置为0.5mm。矩形金属层的一侧短边用于接地连接，另一侧短边用于和对应的晶体管的源极连接。显而易见的是，矩形金属层能够有效减小系统噪声。

具体的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述输出匹配电路包括隔直电容、带状导线；

所述隔直电容包括第一端、第二端；

所述带状导线包括第一端、第二端；

所述隔直电容的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述隔直电容的第二端与所述带状导线的第一端连接；

所述带状导线的第二端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

可以理解的是，电子元器件在工作过程中会产生一定的电磁波噪声。在有些电子设备中，电磁波噪声往往会对电子设备的正常工作产生很大的影响，导致电子设备工作质量不高。在本申请具体的实施过程中，这里的输出匹配电路通过隔直电容和带状导线实现。这里的隔直电容可以是电容值固定的一般电容，也可以是电容值可调的可调电容。这里的带状导线可以是通用的微带线，也可以是一般的普通印制电路板上的金属覆盖层加工而成的特定形状的金属层。这里的隔直电容的一端直接和晶体管的漏极连接，隔直电容的另一端和这里的带状导线的一端连接。带状导线的另一端用于输出从晶体管接收的放大信号。显而易见的是，这里的输出匹配电路通过引入带状导线，可以有效降低输出匹配电路所占的体积和重量，也可以进一步降低输出匹配电路本身带来的噪声。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述带状导线包括第一带状导线、第二带状导线；

所述第一带状导线的一端与所述隔直电容的第二端连接；

所述第一带状导线的另一端与所述第二带状导线的一端连接；

所述第二带状导线的另一端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

可以理解的是，这里的第一带状导线、第二带状导线可以由微带线的形式构建，也可以是一般的普通印制电路板上的金属覆盖层加工而成的特定形状的金属层。优选的，这里的第一带状导线、第二带状导线可以都设置为矩形。显而易见的是，矩形的第一带状导线、第二带状导线均有两两相对的第一对边和第二对边。在一种具体的实施过程中，可以设置第一带状导线的第一对边的第一边、第二边的边长均为7.9mm，第二对边的第一边、第二边的边长均为1.91mm。可以设置第二带状导线的第一对边的第一边、第二边的边长均为2.47mm，第二对边的第一边、第二边的边长均为3.2mm。这里的第一带状导线的第二对边的第一边与隔直电容的第二端连接，第一带状导线的第二对边的第二边与第二带状导线的第二对边的第一边连接。第二带状导线的第二对边的第二边用于输出从晶体管接收的放大信号。显而易见的是，这里的第一带状导线和第二带状导线可以有效降低系统噪声。

如图2所示为本申请实施例提供的有源集成天线与传统集成天线的噪声对比图。该噪声对比图的横坐标为频率Frequency，单位为GHz；纵坐标为噪声系数NF，单位为dB。图中的匹配参考LNA仿真结果表示传统集成天线在仿真环境下的仿真结果；匹配参考LNA测试结果表示传统集成天线在真实测试环境下的测试结果；AIA中LNA仿真结果表示本申请实施例提供的有源集成天线在仿真环境下的仿真结果；AIA中LNA测试结果表示本申请实施例提供的有源集成天线在真实测试环境下的测试结果。从图2中可以看出，频率在1.8GHz-3.2GHz范围内，本申请实施例提供的有源集成天线在噪声系数上明显低于集成有输入匹配电路的传统集成天线。由此可知，本申请实施例提供的有源集成天线有效降低了噪声，可以得到信噪比更好的信号。

以上为本申请实施例提供的有源集成天线100，基于同样的思路，本申请实施例还提供包括有上述有源集成天线100的通信设备。

一种通信设备，包括：

有源集成天线100，用于接收并处理无线信号，得到放大信号；

所述有源集成天线100，包括：

天线单元11，包括金属覆盖层、介质基板、输出端；

所述介质基板承载所述金属覆盖层；

所述输出端设置于所述金属覆盖层；

所述天线单元11，用于通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；

放大器单元12，包括电容、晶体管、输出匹配电路；

所述电容的一端与所述天线单元11的输出端连接；

所述电容的另一端与所述晶体管的栅极连接；

所述晶体管的漏极与所述输出匹配电路连接；

其中，所述天线单元11，还用于通过所述金属覆盖层及所述介质基板匹配所述天线单元11的输出阻抗与所述放大器单元12的输入阻抗；

所述放大器单元12，用于通过所述电容接收所述天线单元11的接收信号，通过所述晶体管放大所述接收信号得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。

信号解析电路，用于解析所述放大信号；

所述有源集成天线100与所述信号解析电路电连接；

通信设备部件载体，用于承载所述有源集成天线100、所述信号解析电路。

可以理解的是，这里的通信设备包括我们平时使用的移动通讯终端。在具体的实施过程中，这里的通信设备在有源集成天线100、信号解析电路及通信设备部件载体的共同作用下完成信号的整个处理工作。这里的信号解析电路可以是通信设备中用于对有源集成天线100输出的信号进行进一步解析的电路模块，也可以是通信设备中用于对有源集成天线100输出的信号进行综合处理并最终生成通信设备操作者需要的信息的综合处理模块。这里的通信设备部件载体可以是一般的移动通讯终端的外壳，也可以是一些通讯设备中用于支撑功能部件的支撑件。显而易见的是，这里的通信设备通过结合上述有源集成天线100，可以有效降低噪声对通信设备数据处理的影响，提高了通信设备的工作效率。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种有源集成天线，其特征在于，包括：

天线单元，包括金属覆盖层、介质基板、输出端；

所述介质基板承载所述金属覆盖层；

所述输出端设置于所述金属覆盖层；

所述天线单元，用于通过所述介质基板与所述金属覆盖层的边界约束无线信号以电磁波的形式在所述金属覆盖层内朝所述输出端传输，生成接收信号；

放大器单元，包括电容、晶体管、输出匹配电路；

所述电容的一端与所述天线单元的输出端连接；

所述电容的另一端与所述晶体管的栅极连接；

所述晶体管的漏极与所述输出匹配电路连接；

其中，所述天线单元，还用于通过所述金属覆盖层及所述介质基板匹配所述天线单元的输出阻抗与所述放大器单元的输入阻抗；

所述放大器单元，用于通过所述电容接收所述天线单元的接收信号，通过所述晶体管放大所述接收信号得到放大信号，并通过所述输出匹配电路输出所述放大信号。

2.根据权利要求1所述的有源集成天线，其特征在于，所述金属覆盖层包括无金属覆盖的凹槽；

所述介质基板为矩形；

所述金属覆盖层对称分布于所述介质基板的纵向对称轴的两侧；

所述纵向对称轴与所述介质基板的底部边沿所在的线垂直；

所述凹槽包括第一锥形槽、第二锥形槽、第一纵向槽、第二纵向槽；

所述第一锥形槽、第一纵向槽分布于所述纵向对称轴的一侧；

所述第二锥形槽、第二纵向槽分布于所述纵向对称轴的另一侧；

所述第一锥形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第一纵向槽的另一端与所述介质基板的边沿连接；

所述第二锥形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接；

所述第二纵向槽的另一端与所述介质基板的边沿连接；

所述第一纵向槽与所述第二纵向槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端；

其中，所述第一锥形槽、所述第二锥形槽均不与所述介质基板的边沿接触。

3.根据权利要求2所述的有源集成天线，其特征在于，所述第一锥形槽包括第一圆形槽、第一等腰三角形槽；

所述第二锥形槽包括第二圆形槽、第二等腰三角形槽；

所述第一等腰三角形槽的底边在所述第一圆形槽内；

所述第二等腰三角形槽的底边在所述第二圆形槽内；

所述第一等腰三角形槽的顶点与所述第一纵向槽的一端连接；

所述第二等腰三角形槽的顶点与所述第二纵向槽的一端连接。

4.根据权利要求2所述的有源集成天线，其特征在于，所述第一纵向槽包括第一矩形槽、第二矩形槽、第一直角梯形槽；

所述第二纵向槽包括第三矩形槽、第四矩形槽、第二直角梯形槽；

所述第一矩形槽的一端与所述第一锥形槽的顶点连接；

所述第三矩形槽的一端与所述第二锥形槽的顶点连接；

所述第一直角梯形槽的长底边一端与所述第一矩形槽的另一端连接；

所述第二直角梯形槽的长底边一端与所述第三矩形槽的另一端连接；

所述第一直角梯形槽的短底边一端与所述第二矩形槽的一端连接；

所述第二直角梯形槽的短底边一端与所述第四矩形槽的一端连接；

所述第二矩形槽、第四矩形槽的另一端均与所述介质基板的边沿连接；

所述第二矩形槽与所述第四矩形槽之间的介质基板边沿的金属覆盖层设置所述输出端。

5.根据权利要求1所述的有源集成天线，其特征在于，所述晶体管的栅极与漏极之间还连接有旁路电路；

所述旁路电路包括第一电感、第二电感、第一电阻、第二电阻、第三电阻、旁路电容、直流电源；

所述第一电感、第二电感均包括第一端、第二端；

所述第一电感的第一端与所述晶体管的栅极连接；

所述第二电感的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述第一电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第一电阻的另一端接地；

所述第二电阻的一端与所述第一电感的第二端连接；

所述第二电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述第三电阻的一端与所述第二电感的第二端连接；

所述第三电阻的另一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的一端与所述直流电源的正极连接；

所述旁路电容的另一端接地；

所述直流电源的负极接地。

6.根据权利要求1所述的有源集成天线，其特征在于，所述晶体管的源极连接有稳定电路；

所述晶体管的源极包括第一源极、第二源极；

所述稳定电路包括第一稳定电路、第二稳定电路；

所述第一源极与所述第一稳定电路的一端连接；

所述第二源极与所述第二稳定电路的一端连接；

所述第一稳定电路的另一端、所述第二稳定电路的另一端均接地。

7.根据权利要求6所述的有源集成天线，其特征在于，所述第一稳定电路、所述第二稳定电路中至少一个由矩形金属层组成。

8.根据权利要求1所述的有源集成天线，其特征在于，所述输出匹配电路包括隔直电容、带状导线；

所述隔直电容包括第一端、第二端；

所述带状导线包括第一端、第二端；

所述隔直电容的第一端与所述晶体管的漏极连接；

所述隔直电容的第二端与所述带状导线的第一端连接；

所述带状导线的第二端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

9.根据权利要求8所述的有源集成天线，其特征在于，所述带状导线包括第一带状导线、第二带状导线；

所述第一带状导线的一端与所述隔直电容的第二端连接；

所述第一带状导线的另一端与所述第二带状导线的一端连接；

所述第二带状导线的另一端用于输出从所述晶体管接收的所述放大信号。

10.一种通信设备，其特征在于，包括：

权利要求1至9中任一项所述的有源集成天线，用于接收并处理无线信号，得到放大信号；

信号解析电路，用于解析所述放大信号；

所述有源集成天线与所述信号解析电路电连接；

通信设备部件载体，用于承载所述有源集成天线、所述信号解析电路。

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