CN114188704A

CN114188704A - 天线装置

Info

Publication number: CN114188704A
Application number: CN202111061663.0A
Authority: CN
Inventors: 李昌炫
Original assignee: Tyco Electronics AMP Korea Co Ltd
Current assignee: Tyco Electronics AMP Korea Co Ltd
Priority date: 2020-09-15
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2022-03-15
Also published as: US20220085486A1; KR20220036179A

Abstract

提供一种天线装置。所述天线装置包括用于第一频带中的通信的多个第一天线、配置成向第一天线提供接地电压的第一接地平面、用于第二频带中的通信的多个第二天线、以及配置成向第二天线提供接地电压的第二接地平面，并且第一接地平面和第二接地平面互相电隔离。

Description

天线装置

技术领域

以下描述与天线装置相关。

背景技术

天线是指使用将电波传送到另一个位置或从该位置接收电波来执行无线通信的导体形成的部件，并且天线可以被应用到各种产品，例如，无线电报机、无线电话、无线电装置、电视等。天线模块包括基底以及安装在基底上的至少一个天线。一般来说，采用适合于产品形状和目的的特定形式来制造天线。

韩国专利登记No. 10-0794788公开了作为天线模块的示例的多输入多输出（MIMO）天线。天线模块与MIMO天线相关联，并且被设计成在多频带（multi-frequencyband）中操作以及具有小型化的尺寸。

最近，根据针对使用无线移动通信技术的高质量多媒体服务的需求，正需要用于以更低错误概率更快地传送更大数量的数据的下一代无线传输技术。因此，提议MIMO天线。MIMO天线通过在特定结构中布置多个天线装置来执行MIMO操作。MIMO天线被配置成形成具有尖锐形状的整个辐射图以及通过合并多个天线装置的辐射图和辐射功率来将电磁波传送到更远的位置。

因此，可能的是，在特定范围内提高数据传输率或关于特定数据传输率而增加系统范围。MIMO天线是广泛地可用于移动通信终端、中继器等的下一代移动通信技术，并且已经作为超过由于数据通信扩大等而接近临界情况的移动通信传输量限制的下一代技术而正获得兴趣。

发明内容

根据示例实施例，提供有天线装置，天线装置包括用于第一频带中的通信的多个第一天线、配置成向第一天线提供接地电压的第一接地平面、用于第二频带中的通信的多个第二天线、以及配置成向第二天线提供接地电压的第二接地平面，其中，第一接地平面和第二接地平面互相电隔离。

天线装置可以进一步包括第一基底和第二基底，第一天线被部署在第一基底中，第二天线被部署在第二基底中。第一基底和第二基底可以是堆叠的。

第一接地平面可以被部署在第一基底的一个表面上，以及第二接地平面可以被部署在第二基底的一个表面上。

在第一天线中，一个第一天线可以被部署成与另一个第一天线交叉。在第二天线中，一个第二天线可以被部署成与另一个第二天线交叉。

第一天线可以形成多个第一天线结构，在多个第一天线结构中第一天线被部署成互相交叉。第二天线可以形成多个第二天线结构，在多个第二天线结构中第二天线被部署成互相交叉。第二天线结构可以被部署在第一天线结构之间。

第一天线可以起以下作用：用于第一频带中的无线保真（Wi-Fi）通信的多个天线端口。第二天线可以起以下作用：用于第二频带中的Wi-Fi通信的多个天线端口。

第一频带和第二频带可以互相不同。

根据另一个示例实施例，天线装置可以进一步包括基底，第一天线和第二天线被部署在基底中。第一接地平面可以被部署在基底的一个表面上，以及第二接地平面可以被部署在基底的另一个表面上。

根据另一个示例实施例，第一天线结构和第二天线结构可以被互相间隔开并且可以被部署成互相重叠。

第二天线结构可以被部署在位于第一天线结构的中央部分中的空腔中。

附图说明

图1根据示例实施例示出天线装置。

图2是根据示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的俯视图。

图3是根据示例实施例示出天线装置的如在X轴方向上观看的正视图。

图4根据示例实施例示出被包括在天线装置中的第一天线结构。

图5根据示例实施例示出被包括在天线装置中的第二天线结构。

图6根据示例实施例示出第一天线结构的E平面辐射图。

图7根据示例实施例示出第二天线结构的E平面辐射图。

图8根据另一个示例实施例示出天线装置。

图9是根据另一个示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的俯视图。

图10是根据另一个示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的仰视图。

图11根据另一个示例实施例示出被包括在天线装置中的第一天线结构。

图12根据另一个示例实施例示出被包括在天线装置中的第二天线结构。

图13根据另一个示例实施例示出对应于第一端口的第一天线的E平面辐射图。

图14根据另一个示例实施例示出对应于第一端口的第一天线的H平面辐射图。

图15根据另一个示例实施例示出对应于第二端口的第一天线的E平面辐射图。

图16根据另一个示例实施例示出对应于第二端口的第一天线的H平面辐射图。

图17根据另一个示例实施例示出对应于第三端口的第二天线的E平面辐射图。

图18根据另一个示例实施例示出对应于第三端口的第二天线的H平面辐射图。

图19根据另一个示例实施例示出对应于第四端口的第二天线的E平面辐射图。

图20根据另一个示例实施例示出对应于第四端口的第二天线的H平面辐射图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述示例实施例。可以对示例实施例做出各种修改。然而，应当理解，这些实施例不被解释为限于所示出的形式并且包括在本公开的技术范围和思想之内的所有改变、等效物、或备选方案。

本文中使用的术语学只出于描述的目的，并且不旨在限制示例实施例。如本文中使用的，单数形式“一（a、an）”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还将理解，术语“包括（comprise和/或comprising）”当在本说明书中使用时，指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。当位于一列元件之前时，诸如“中的至少一个”之类的表述修饰整列元件并且不修饰该列的单个元件。

除非另有定义，否则本文中使用的包括技术和科学术语的所有术语具有与由示例实施例所属领域的一个普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还将理解，诸如在通常使用的字典中所定义的那些术语之类的术语应当被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的意义来解释，除非本文中明确这样定义。

当参考附图描述示例实施例时，类似的参考标号是指类似的组成元件，并且将省略与其相关的重复描述。在示例实施例的描述中，当认为对公知的相关结构或功能的详细描述将使本公开的解释不清楚时，将省略这样的描述。

此外，术语“第一”、“第二”、“A”、“B”、“（a）”、“（b）”等可在本文中用于描述根据示例实施例的组件。这些术语学中的每个不用于定义对应组件的要素、顺序或序列，而是仅用于区分对应组件与（一个或多个）其它组件。应当注意，如果说明书中描述的是一个组件被“连接”、“耦合”或“结合”到另一个组件，则第三组件可以被“连接”、“耦合”和“结合”在第一组件和第二组件之间，尽管第一组件可以被直接连接、耦合或结合到第二组件。

与被包括在一个示例实施例中的组件具有共同功能的组件在另一个示例实施例中使用类似名称来描述。除非另有描述，否则在一个示例实施例中做出的描述可以适用于另一个示例实施例并且在省略重复范围之内的详细描述。

图1根据示例实施例示出天线装置，图2是根据示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的俯视图，以及图3是根据示例实施例示出天线装置的如在X轴方向上观看的正视图。图4根据示例实施例示出被包括在天线装置中的第一天线结构，以及图5根据示例实施例示出被包括在天线装置中的第二天线结构。

参考图1到图5，根据示例实施例的天线装置100可适用于所有类型的电子装置，例如，移动装置、计算机、或可以执行无线通信的可穿戴装置、交通工具等。天线装置100可以提供支持双极化的堆叠偶极天线的功能。例如，天线装置100可以支持第二代（2G）频带和第五代（5G）频带的双极化。然而，这仅是示例，并且天线装置100可以支持各种频带的双极化。天线装置100可以用作多输入多输出（MIMO）天线。

天线装置100可以包括用于第一频带中的通信的多个第一天线112、114、132和134，以及用于第二频带中的通信的多个第二天线142、144、162和164。在示例中，第一天线112、114、132和134可以具有互相相同的形状，以及第二天线142、144、162和164也可以具有互相相同的形状。第一天线112、114、132和134以及第二天线142、144、162和164可以具有例如平面辐射器（planar radiator）的形状。

第一天线112、114、132和134可以起以下作用：用于第一频带中的无线保真（Wi-Fi）通信的多个天线端口，以及第二天线142、144、162和164可以起以下作用：用于第二频带中的Wi-Fi通信的多个天线端口。第一频带和第二频带可以互相不同，并且可以分别是例如2G频带和5G频带。然而，示例实施例不限于此，以及第一频带和第二频带中的每个频带还可以对应于除2G频带和5G频带之外的频带。例如，第一频带和第二频带中的每个频带可以对应于以下项之一：毫米（mm）波频带、6千兆赫（GHz）频带或更少的频带（例如，3GHz频带和4GHz频带）、以及诸如Wi-Fi 6E频带之类的7GHz频带。为方便描述，以下将主要描述这样的示例：在所述示例中，第一频带是2G频带以及第二频带是5G频带，然而，示例实施例不限于2G频带和5G频带。

在第一天线112、114、132和134中，一个第一天线可以被部署成与另一个第一天线交叉。如附图中所示，第一天线112可以与第一天线114交叉，以及第一天线132可以与第一天线134交叉。基于上述布置，第一天线112、114、132和134可以形成多个第一天线结构110和130，在其中第一天线被部署成互相交叉。在第一天线结构110中，第一天线112和114可以交叉，以及在第一天线结构130中，第一天线132和134可以交叉。

在第二天线142、144、162和164中，一个第二天线可以被部署成与另一个第二天线交叉。如附图中所示，第二天线142可以与第二天线144交叉，以及第二天线162可以与第二天线164交叉。基于上述布置，第二天线142、144、162和164可以形成多个第二天线结构140和160，在其中第二天线被部署成互相交叉。在第二天线结构140中，第二天线142和144可以互相交叉，以及在第二天线结构160中，第二天线162和164可以互相交叉。如附图中所示，第二天线结构140和160可以被布置在第一天线结构110和130之间。

天线装置100可以包括第一基底120和第二基底150。第一天线112、114、132和134可以被部署在第一基底120上，以及第二天线142、144、162和164可以被部署在第二基底150上。第一基底120和第二基底150可以是堆叠的。例如，第二基底150可以被堆叠在第一基底120上或第一基底120上方。第一基底120和第二基底150可以具有例如印刷电路板（PCB）的形状。第一接地平面可以被部署在第一基底120的一个表面上以向第一天线112、114、132和134提供接地电压，以及第二接地平面可以被部署在第二基底150的一个表面上以向第二天线142、144、162和164提供接地电压。第一接地平面和第二接地平面可以互相电隔离。在示例中，第一接地平面可以在用于第一频带（例如，2G频带）的第一基底120的底表面上形成，以及第二接地平面可以在用于第二频带（例如，5G频带）的第二基底150的顶表面上形成。基于上述结构，用于第一频带中的通信的第一天线112、114、132和134以及用于第二频带中的通信的第二天线142、144、162和164可以不共享相同的接地，并且可以分开提供用于第一天线112、114、132和134的接地平面以及用于第二天线142、144、162和164的接地平面。因此，可以维持第一天线112、114、132和134以及第二天线142、144、162和164中的每个天线的独特辐射特性，并且可以使不同频带之间的相互干扰最小化以提高隔离性能。

通过上述天线布置结构，天线装置100可以使空间约束最小化并且提高隔离性能以及天线的性能。例如，在双极化堆叠偶极天线的实现中，可以通过上述天线布置结构使接地空间最小化，并且因此可以减小对于天线设计的空间限制。

接地平面可以具有适合于每个频带的尺寸，并且通过附图中所示的天线的结构，可以通过区分用于第一频带中的通信的接地平面和用于第二频带中的通信的接地平面而以不同尺寸来实现天线装置100。此外，用于第二频带中的通信的第二天线结构140和160可以被布置在用于第一频带中的通信的第一天线结构110和130之间，并且因此可能减小实现双极化通信所需的天线空间，从而能够实现天线装置100的小型化。

图6根据示例实施例示出第一天线结构的E平面辐射图。图6示出这样的示例，在所述示例中合成执行天线装置100中的第一频带（例如，2G频带）中的Wi-Fi通信的MIMO类型的第一天线结构110和130的E平面辐射图。辐射图610可以表示在频率2.45GHz处在ZX平面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图620可以表示在频率2.45GHz处在ZY平面（phi=90度）中所测量的辐射图。

图7根据示例实施例示出第二天线结构的E平面辐射图。图7示出这样的示例，在所述示例中合成执行天线装置100中的第二频带（例如，5G频带）中的Wi-Fi通信的MIMO类型的第二天线结构140和160的E平面辐射图。辐射图710可以表示在频率5.45GHz处在ZX平面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图720可以表示在频率5.45GHz处在ZY平面（phi=90度）中所测量的辐射图。

参考图6和图7，可以发现，天线装置100可以形成针对第一频带和第二频带中的每个频带具有极佳隔离性能的辐射图。

图8根据另一个示例实施例示出天线装置，图9是根据另一个示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的俯视图，以及图10是根据另一个示例实施例示出天线装置的如在Z轴方向上观看的仰视图。图11根据另一个示例实施例示出被包括在天线装置中的第一天线结构，以及图12根据另一个示例实施例示出被包括在天线装置中的第二天线结构。

参考图8到图12，根据另一个示例实施例的天线装置800可以提供支持双极化的偶极天线的功能。例如，天线装置800可以支持2G频带和5G频带的双极化。

天线装置800可以包括多个第一天线812和814以及用于第二频带中的通信的多个第二天线822和824。在示例中，第一天线812和814可以具有互相相同的形状，以及第二天线822和824也可以具有互相相同的形状。第一天线812和814以及第二天线822和824可以具有例如平面辐射器的形状。

第一天线812和814可以起以下作用：用于第一频带中的Wi-Fi通信的多个天线端口，以及第二天线822和824可以起以下作用：用于第二频带中的Wi-Fi通信的多个天线端口。第一频带和第二频带可以分别是例如2G频带和5G频带，然而，示例实施例不限于此。第一频带和第二频带中的每个频带还可以对应于除2G频带和5G频带之外的频带。

第一天线812和814可以被部署成互相交叉，以及第二天线822和824可以被部署成互相交叉。第一天线812和814可以形成第一天线结构810，使得第一天线812和814可以在第一天线结构810中互相交叉，以及第二天线822和824可以形成第二天线结构820，使得第二天线822和824可以在第二天线结构820中互相交叉。第一天线结构810和第二天线结构820可以被互相间隔开，并且可以被部署成互相重叠。当在Z轴方向上观看天线装置800时，第一天线结构810和第二天线结构820可以互相重叠并且可以不互相连接。

天线装置800可以包括基底830。可以采用PCB的形式来实现基底830。第一天线812和814以及第二天线822和824可以被部署在基底830上。第一接地平面可以被部署在基底830的一个表面上以提供用于第一天线812和814的接地电压，以及第二接地平面可以被部署在基底830的另一个表面上以提供用于第二天线822和824的接地电压。例如，第一接地平面可以被部署在基底830的底表面上，以及第二接地平面可以被部署在基底830的顶表面上。这里，第一接地平面和第二接地平面可以互相电隔离。

如上面所述，在天线装置800的一个基底830上，可以布置用于第一频带中的通信的第一天线812和814以及用于第二频带中的通信的第二天线822和824。用于每个频带中的通信的接地平面互相独立地可以不互相连接并可以被部署在基底830的不同层上。天线装置800可以使用一个基底830来支持第一频带和第二频带中的通信，从而使实现天线装置800所需的基底830的必需空间和尺寸最小化。

接地平面可以具有适合于每个频带的尺寸，以及通过附图中所示的天线结构，可以通过区分用于第一频带中的通信的接地平面和用于第二频带中的通信的接地平面而以不同尺寸来实现天线装置800。此外，用于第一频带中的通信的第一天线结构810以及用于第二频带中的通信的第二天线结构820可以被部署成交叉并且可以被设计成堆叠的，并且因此可能使实现双极化通信所需的天线空间最小化。第二天线结构820可以被部署在位于第一天线结构810的中央部分中的空腔中，以及第一天线结构810和第二天线结构820的平面辐射器可以被部署成互相交叉，以及因此可以提高空间效率和隔离性能。

图13根据另一个示例实施例示出对应于第一端口的第一天线的E平面辐射图。图13示出天线装置800中对应于第一端口的第一天线812的E平面辐射图。辐射图1310可以表示在频率2.45GHz处在ZX平面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图1320可以表示在频率2.45GHz处在ZY平面（phi=90度）中所测量的辐射图。

图14根据另一个示例实施例示出对应于第一端口的第一天线的H平面辐射图。图14示出在频率2.45GHz处在XY平面（theta=90度）中所测量的第一天线812的H平面辐射图。

图15根据另一个示例实施例示出对应于第二端口的第一天线的E平面辐射图。图15示出对应于在天线装置800中的第二端口的第一天线814的E平面辐射图。辐射图1510可以表示在频率2.45GHz处ZX面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图1520可以表示在频率2.45GHz处ZY面（phi=90度）中所测量的辐射图。

图16根据另一个示例实施例示出对应于第二端口的第一天线的H平面辐射图。图16示出在频率2.45GHz处XY面（theta=90度）中所测量的第一天线814的H平面辐射图。

图17根据另一个示例实施例示出对应于第三端口的第二天线的E平面辐射图。图17示出天线装置800中对应于第三端口的第二天线822的E平面辐射图。辐射图1710可以表示在频率5.45GHz处在ZX平面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图1720可以表示在频率5.45GHz处在ZY平面（phi=90度）中所测量的辐射图。

图18根据另一个示例实施例示出对应于第三端口的第二天线的H平面辐射图。图18示出在频率5.45GHz处在XY平面（theta=90度）中所测量的第二天线822的H平面辐射图。

图19根据另一个示例实施例示出对应于第四端口的第二天线的E平面辐射图。图19示出天线装置800中对应于第四端口的第二天线824的E平面辐射图。辐射图1910可以表示在频率5.45GHz处在ZX平面（phi=0度）中所测量的辐射图，以及辐射图1920可以表示在频率5.45GHz处在ZY平面（phi=90度）中所测量的辐射图。

图20根据另一个示例实施例示出对应于第四端口的第二天线的H平面辐射图。图20示出在频率5.45GHz处在XY平面（theta=90度）中所测量的第二天线824的H平面辐射图。

参考图13到图20，可以发现，天线装置800可以形成针对第一频带和第二频带中的每个频带具有极佳隔离性能的辐射图。

尽管本公开包括示例实施例，但本领域普通技术人员将明白，在不脱离权利要求及其等效物的精神和范围的情况下，可以在这些示例实施例中做出形式和细节上的各种改变。将只在描述性意义上而不是出于限制的目的来考虑本文中描述的示例实施例。每个示例中对特征或方面的描述将被认为适用于其它示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序来执行所描述的技术，和/或如果以不同的方式组合和/或由其它组件或其等效物来替代或增补所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，可以取得合适的结果。

因此，不由具体实施方式而是由权利要求及其等效物来定义本公开的范围，并且在权利要求及其等效物的范围之内的所有变动将被解释为被包括在本公开中。

Claims

1.一种天线装置，包括：

多个第一天线，所述多个第一天线用于第一频带中的通信；

第一接地平面，所述第一接地平面配置成向所述第一天线提供接地电压；

多个第二天线，所述多个第二天线用于第二频带中的通信；以及

第二接地平面，所述第二接地平面配置成向所述第二天线提供接地电压，

其中，所述第一接地平面和所述第二接地平面互相电隔离。

2. 根据权利要求1所述的天线装置，进一步包括：

第一基底，所述第一天线被部署在所述第一基底中；以及

第二基底，所述第二天线被部署在所述第二基底中，

其中，所述第一基底和所述第二基底是堆叠的。

3. 根据权利要求2所述的天线装置，其中

所述第一接地平面被部署在所述第一基底的一个表面上，以及

所述第二接地平面被部署在所述第二基底的一个表面上。

4. 根据权利要求1所述的天线装置，其中

在所述第一天线中，一个第一天线被部署成与另一个第一天线交叉，以及

在所述第二天线中，一个第二天线被部署成与另一个第二天线交叉。

5.根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述第一天线形成多个第一天线结构，在所述多个第一天线结构中所述第一天线被部署成互相交叉，

所述第二天线形成多个第二天线结构，在所述多个第二天线结构中所述第二天线被部署成互相交叉，以及

所述第二天线结构被部署在所述第一天线结构之间。

6. 根据权利要求1所述的天线装置，其中

所述第一天线起以下作用：用于所述第一频带中的无线保真（Wi-Fi）通信的多个天线端口，以及

所述第二天线起以下作用：用于所述第二频带中的Wi-Fi通信的多个天线端口。

7.根据权利要求1所述的天线装置，其中，所述第一频带和所述第二频带互相不同。

8.根据权利要求1所述的天线装置，进一步包括：

基底，所述第一天线和所述第二天线被部署在所述基底中；

其中，所述第一接地平面被部署在所述基底的一个表面上，并且所述第二接地平面被部署在所述基底的另一个表面上。

9. 根据权利要求8所述的天线装置，其中

所述第一天线被部署成互相交叉，以及

所述第二天线被部署成互相交叉。

10.根据权利要求8所述的天线装置，其中

所述第一天线形成第一天线结构，在所述第一天线结构中所述第一天线被部署成互相交叉，

所述第二天线形成第二天线结构，在所述第二天线结构中所述第二天线被部署成互相交叉，以及

所述第一天线结构和所述第二天线结构被互相间隔开并且被部署成互相重叠。

11.根据权利要求10所述的天线装置，其中，所述第二天线结构被部署在位于所述第一天线结构的中央部分中的空腔中。