CN115668638A - 包括回射结构的通信装置 - Google Patents

包括回射结构的通信装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115668638A
CN115668638A CN202080098924.3A CN202080098924A CN115668638A CN 115668638 A CN115668638 A CN 115668638A CN 202080098924 A CN202080098924 A CN 202080098924A CN 115668638 A CN115668638 A CN 115668638A
Authority
CN
China
Prior art keywords
communication device
dielectric layer
retroreflective structure
antenna element
radio waves
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080098924.3A
Other languages
English (en)
Inventor
弗拉基米尔·列涅茨
安娜·迪亚兹卢比奥
弗朗西斯科·奎斯塔·索托
谢尔盖·特列季亚科夫
王旭晨
亚力山大·克瑞普科夫
珍妮·伊尔沃宁
安蒂·卡里莱宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Publication of CN115668638A publication Critical patent/CN115668638A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • H01Q3/2647Retrodirective arrays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H01Q1/422Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome comprising two or more layers of dielectric material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/526Electromagnetic shields
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/02Details
    • H01Q19/021Means for reducing undesirable effects
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces

Abstract

本发明涉及抑制用于无线通信系统(500)的通信装置(100)中的表面波。通信装置(100)包括:介电层(106),其沿底板(102)与玻璃层(104)之间的平面(P)延伸;天线元件(108),其被配置成发射无线电波(120);以及回射结构(110),其在介电层(106)内部延伸并且位于天线元件(108)附近,其中,回射结构(110)被配置成以不平行于平面(P)的角度反射无线电波(120)。回射结构(110)因此防止天线能量寄生窜入至玻璃层(104)中的和玻璃层(104)后面的表面波中,并且将辐射引导至所期望的方向上。从而改善了辐射图和天线增益。

Description

包括回射结构的通信装置
技术领域
本发明涉及通信装置,该通信装置包括用于反射由通信装置中的天线元件发射出的无线电波的回射结构。
背景技术
如今,智能电话在我们的日常活动中发挥着重要作用,不仅用于通信,而且还用于媒体应用。例如,媒体应用可以涉及处理、存储或传输音频或视频内容。智能电话应当是紧凑型的并且给人一种强大的感觉,而它们的价格应当保持负担得起的。一种流行的设计包括全显示屏,该全显示屏覆盖有玻璃并且由坚固的金属合金框架构成。其他部件例如摄像装置、电池和集成电路置于玻璃下方。此外,智能电话——对于媒体内容的传输——需要高数据速率。可以使用高于20GHz的频率(对应于毫米波范围内的波长)。在智能电话玻璃下方的天线实现方式是麻烦的,并且可能导致受干扰的辐射图和降低的天线增益,尤其是在高频下。
发明内容
本发明的实施方式的目的是提供一种减轻或解决常规解决方案的缺点和问题的解决方案。
上面的目的和另外的目的通过独立权利要求的主题来解决。本发明的另外的有利实施方式可以在从属权利要求中找到。
根据本发明的第一方面,上面所提及的目的和其他目的通过一种用于无线通信系统的通信装置来实现,该通信装置包括:
底板;
玻璃层;
介电层,其沿底板与玻璃层之间的平面延伸;
天线元件,其被配置成发射无线电波;以及
回射结构,其在介电层内部延伸并且位于天线元件附近,其中,回射结构被配置成以不平行于所述平面的角度反射无线电波。
回射结构可以被配置成具有与入射角度相同的反射角度,并且还可以被称为反射超表面、异常反射超表面或束整形超表面。
回射结构位于天线元件附近在本文中可以理解为意指回射结构与天线元件之间的相互作用是所谓的近场并且发生在无线电波形成波阵面之前。回射结构与天线元件之间的距离可以例如为小于无线电波的波长的一半。
介电层在本文中可以理解为分配在通信装置的底板与玻璃层之间的各种部件。所述介电层的部件针对通信装置内天线元件的不同位置而变化。在实施方式中,天线元件可以被布置在通信装置的背侧表面处。介电层的非限制性示例可以包括相邻部件之间的充气间隙、用作间隔层的泡沫或塑料结构、印刷电路板的介电基板等。在实施方式中,天线元件可以被布置为通信装置的边缘。介电层的非限制性示例可以包括嵌件成型、塑料部件、泡沫或塑料结构以及印刷电路板的介电基板。在又一实施方式中,天线元件可以被布置在通信装置的显示表面处。介电层的非限制性示例可以包括显示器的结构,包括偏振膜、粘合剂膜、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode,OLED)基板和液晶(LiquidCrystal,LC)膜。
根据第一方面的通信装置的优点在于:它防止天线能量寄生窜入至玻璃层中的和玻璃层后面的表面波中,而是将辐射引导至所期望的方向上。从而改善了通信装置中天线元件的辐射图和增益。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构沿其在介电层中的延伸部具有不均匀的阻抗。
这种实现形式的优点在于:这种实现形式能够实现回射结构的小面积(例如,小于波长的一半),同时防止天线能量寄生窜入至表面波中,从而改善了辐射图。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构导电性地或电容性地耦合至天线元件。
这种实现形式的优点在于:该结构被天线元件的近场强烈地激发,并且因此有效地将辐射反射至所期望的方向上。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构的第一端部导电性地或电容性地耦合至天线元件。
这种实现形式的优点在于:消除了回射结构与天线接地平面之间的寄生通道。由于回射结构耦合至天线元件,并且因此不允许激发该引导模式。引导模式寄生于天线,并且沿介电层引导的非辐射电磁(Electro-Magnetic,EM)能量正在减少辐射的EM能量。因此,所公开的实现形式消除了沿介电层内部的接地平面传播的波,从而进一步提高了天线效率。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构位于距天线元件小于无线电波的波长的一半的范围r内。
这种实现形式的优点在于:使回射结构的占用面积最小化,并且不损害分配在玻璃下方的其他装置部件的性能。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,天线元件垂直于或平行于介电层的平面布置。
这种实现形式的优点在于:回射结构可以与不同配置的天线一起工作。例如,通常平行于介电层的平面的天线孔提供宽边束形成辐射。通常垂直于介电层的平面的天线孔提供端射束形成辐射。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构在介电层内部具有小于无线电波的波长的一半的延伸部。
这种实现形式的优点在于:结构紧凑,并且不损害位于玻璃层下方的其他装置的性能。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,回射结构是导电膜。
这种实现形式的优点在于:易于制造为图案化金属层。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,导电膜包括固体导电膜。
这种实现形式的优点在于:固体导电膜的制造能够实现具有成本效益的设计。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,导电膜包括形成电容性和电感性图案的电容性元件和电感性元件。
这种实现形式的优点在于:这种布置使得能够实现回射结构的操作所需的表面阻抗。这种实现形式能够实现天线束整形的设计综合。导电膜可以被配置成以不平行于平面的角度反射无线电波。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,每个电容性元件和每个电感性元件的尺寸小于无线电波的波长的四分之一。
这种实现形式的优点在于:回射结构用作非均匀阻抗边界,如作为回射结构的操作所需的。这能够实现非谐振频率响应。因此,对于多频带天线操作的每个频率,无线电波在空间中反射至所期望的方向上,而没有反射回发射源。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,电容性和电感性图案是非重复图案。
这种实现形式的优点在于:回射结构能够将波反射至所期望的方向而不是常规的仅禁止表面波传播的周期性阻带结构上。这种实现形式对短截面例如小于波长的一半处的辐射波执行表面波近场变换。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,电容性和电感性图案形成网格图案。
这种实现形式的优点在于:它允许重复若干组电容性元件和电感性元件作为较长结构的超级单元,以进一步提高性能。
在根据第一方面的通信装置的实现形式中,无线电波是横向磁极化无线电波。
这种实现形式的优点在于:这种实现形式适用于发射横向磁极化无线电波的天线。横向磁极化无线电波与沿装置盖的寄生表面波具有最强的耦合,因此将横向磁极化无线电波转换为辐射波能够实现天线的双极化束成形。
根据本发明的第二方面,上面所提及的目的和其他目的通过一种用于制造用于无线通信系统的通信装置的方法来实现,该方法包括:
获得底板和玻璃层;
获得介电层,所述介电层沿平面延伸并且包括在介电层内部延伸的回射结构,其中,所述回射结构被配置成以不平行于平面的角度反射无线电波;
将介电层布置在底板与玻璃层之间;以及
邻近于回射结构布置天线元件;以及
将天线元件导电性地或电容性地耦合至回射结构。
根据第二方面的方法可以被扩展为与根据第一方面的通信装置的实现形式对应的实现形式。因此,该方法的实现形式包括通信装置的相应实现形式的特征。
根据第二方面的方法的优点与根据第一方面的通信装置的相应实现形式的优点相同。
本发明的实施方式的另外的应用和优点将根据下面的具体实施方式而变得明显。
附图说明
附图旨在阐明和说明本发明的不同实施方式,在附图中:
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的通信装置,
图2a至图2b示意性地示出了根据本发明的实施方式的通信装置中的回射结构和天线元件,
图3a至图3b示意性地示出了根据本发明的实施方式的通信装置中的回射结构和天线元件,
图4a至图4b示出了回射构思和横向磁模矢量及其投影,
图5a至图5c示出了根据本发明的实施方式的回射结构模型,
图6a至图6b示出了根据本发明的实施方式的阻抗离散化,
图7a至图7c示出了根据本发明的实施方式的回射结构几何形状,
图8示出了针对常规通信装置和针对根据本发明的通信装置的方向性,
图9a至图9b示出了针对根据本发明的通信装置的方向性和增益改进,以及
图10示出了根据本发明的实施方式的用于通信装置的方法。
具体实施方式
常规智能电话的层结构产生由内部天线激发的表面波,穿过屏幕玻璃和位于屏幕玻璃下方的介电层。这些表面波强烈地扭曲天线的辐射图并降低天线的增益,并且因此应当避免。
用于表面波抑制的常规解决方案可以被分为体积实现方式和表面实现方式。体积解决方案通过改变层的材料的整体电特性来实现波抑制。用于波抑制的常用体积方法基于电磁带隙结构(Electro-Magnetic Bandgap Structure,EBG)、ε负材料(Epsilon-NegativeMaterial,ENG)或μ负材料(Mu-Negative Material,MNG)。表面解决方案基于在介电层内部创建附加的界面。这种几何形状的变化改变了可以在介电层中传播的表面波的色散特性。
使用漏波天线方法获得了更实际的实现方式,在漏波天线方法中通过将能量的一部分从界面辐射出去来减少表面波传播。
上面所提及的解决方案仅考虑了智能电话机身作为不同层组合的性质,而没有考虑天线本身。通过修改天线辐射图本身可以获得更好的结果。在该领域中提出的解决方案包括由多层电路板中的多个辐射导体和伪导体构成的天线装置以及由位于基板上方的滤波器单元围绕的辐射器构成的天线装置。
常规解决方案在受控条件下在波抑制或增强天线辐射特性方面已经显示出有前途的结果。遗憾的是,针对每种解决方案选择的假定与由全显示屏智能电话的玻璃下方的天线所施加的约束不兼容。智能电话设计相比于其他装置特性优先考虑显示性。因此,置于玻璃后面的任何结构都应当几乎不影响显示性能。这种情况需要紧凑型天线,而使用用于表面波抑制的常规解决方案是不可能的,因为它们需要大的面积。
另外,一些常规解决方案利用体积结构来实现,这些体积结构无法置于玻璃后面而不损害天线或显示性能。在一些实现方式中,该结构不能安装在玻璃与底板之间,需要改变智能电话尺寸但没有性能改进的任何保证。还应当注意,结构设计应当与实际制造方法兼容。然而,体积结构的制造具有挑战性且昂贵,并且在实践中可能只能使用薄的平面材料片材。
总之,用于表面波抑制的常规解决方案在理想条件下保证了良好的性能。然而,这些解决方案的紧凑型实现方式是不可能的,并且因此它们不适合于集成在全显示屏智能电话中的天线。
本发明的目的是解决上面所提及的缺点并且提高在使用被设计成反射可以激发表面波的电磁波的回射结构的通信装置中位于玻璃层后面的天线的性能。回射结构被布置成防止天线能量寄生窜入至玻璃层中和玻璃层后面的表面波中,并且将辐射引导至所期望的方向上。从而改善了通信装置中天线的辐射图和增益。
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的用于无线通信系统的通信装置100。通信装置100包括底板102、玻璃层104和介电层106。参照图1,介电层106沿底板102与玻璃层104之间的平面P延伸。介电层106还可以被称为介电显示部或介电间隔部。
通信装置100还包括天线元件108和回射结构110。天线元件108被配置成发射无线电波120。在实施方式中,无线电波120可以是横向磁极化无线电波。
参照图1,回射结构110在介电层106内部延伸并且位于天线元件108附近。在实施方式中,回射结构110可以导电性地或电容性地耦合至天线元件108。例如,回射结构110的第一端部可以导电性地或电容性地耦合至天线元件108。
回射结构110被配置成以不平行于平面P的角度反射由天线元件108发射出的无线电波120。回射结构110的反射角度与入射角度相同或基本上相同。因此,回射结构110反射无线电波120的不平行于平面P的角度与无线电波120朝向回射结构110入射的角度相同。回射结构110因此用作将无线电波120从天线元件108反射回天线元件108的有效边界。
回射的无线电波的反射相位可以通过调整回射结构110的拓扑结构来设计。根据本发明的实施方式,回射结构110沿其在介电层106中的延伸部具有不均匀的阻抗。以这种方式,可以确保入射表面波与反射辐射波之间的所期望的相位同步。下面将参照图4至图7描述与回射结构110的拓扑结构相关的另外的细节。
通过利用接近天线元件108的近场区域,回射结构110可以用作天线元件108的束形成表面。近场区域可以被限定为高达无线电波的波长的一半。因此,在实施方式中,回射结构110可以位于距天线元件108小于无线电波120的波长的一半的范围r内。此外,回射结构110可以在介电层106内部具有小于无线电波120的波长的一半的延伸部。
根据本发明的实施方式,回射结构110是导电膜112。因此,回射结构110可以是在介电层106内部延伸的薄且平坦的结构,其中主要延伸沿平面P。导电膜112可以包括固体导电膜,或者导电膜112可以包括形成电容性和电感性图案的电容性元件和电感性元件。
在导电膜112包括电容性元件和电感性元件的实施方式中,每个电容性元件和每个电感性元件的尺寸可以小于无线电波120的波长的四分之一。电容性元件和电感性元件可以因此形成亚波长间隔的电容性和电感性图案。电容性和电感性图案还可以是非重复图案,例如,非周期性图案。以这种方式,可以避免由于周期性引起的谐振。此外,电容性和电感性图案可以形成网格图案。电容性和电感性图案可以例如使用反射器网格阻抗函数的离散值被设计为一组握持阻抗条带,如下面将进一步描述的。
天线元件108可以垂直于或平行于介电层106的平面P布置或者以其他适当的方向布置。图2a至图2b示意性地示出了天线元件108垂直于介电层106的平面P布置的实施方式。在图2a至图2b所示的实施方式中,天线元件108是单极天线,并且回射结构110是导电膜112,包括形成电容性和电感性图案的电容性元件114a、114b、……、114n和电感性元件116a、116b、……、116n。存在天线结构的金属元件,所述天线结构的金属元件屏蔽了导电膜112与底板/接地平面102之间的体积,从而防止激发在导电膜112与底板/接地平面102之间引导的波。作为示例,这可以通过在回射结构110的第一端部110a处导电性地耦合天线元件108来确保,如图2b所示。
图3a至图3b示意性地示出了天线元件108平行于介电层106的平面P布置的实施方式。在图3a至图3b所示的实施方式中,天线元件108是单极天线,并且回射结构110是固体导电膜112。回射结构110进一步导电性地耦合至天线元件108。存在天线结构的金属元件,所述天线结构的金属元件屏蔽了导电膜112与底板/接地平面102之间的体积,从而防止激发在导电膜112与底板/接地平面102之间引导的波。作为示例,这可以通过在回射结构110的第一端部110a处导电性地耦合天线元件108来确保,如图3b所示。
上面所描述的实施方式是天线元件布置和回射结构110的类型的可能组合的两个示例。然而,在不偏离本发明的范围的情况下,其他组合是可能的。例如,天线元件108可以垂直于介电层106的平面P布置,并且回射结构110可以是固体导电膜;或者天线元件108可以平行于介电层106的平面P布置,并且回射结构110可以是形成电容性和电感性图案的导电膜112。
回射结构110使得从空间入射的波能够重定向回到入射波的源,如图4a所指示的。
根据本发明的实施方式,回射结构110可以被实现为超表面,其中,可以通过设计经由以下边界条件定义的表面阻抗来调整入射波与反射波之间的所期望的相位同步:
Figure BDA0003859356560000061
其中,Et和Ht为总的即入射加上反射的电场和磁场的切向分量,以及
Figure BDA0003859356560000062
为垂直于表面的单位矢量。因此,必须定义电场和磁场两者的切向分量以提供所期望的回射效果。
由于所期望的场极化,回射结构110可以被设计成用于其中不存在磁场的法向分量的横向磁(Transverse-Magnetic,TM)极化波。基于图4b中所示的坐标定义,入射磁场和反射磁场的切向分量可以被写为:
Figure BDA0003859356560000063
Figure BDA0003859356560000064
其中,
Figure BDA0003859356560000065
为反射系数(
Figure BDA0003859356560000066
为反射系数的相位),以及θi为入射角度。为了找到TM波的电场分量,使用具有场的时间谐波相关性ejωt的安培定律:
Figure BDA0003859356560000071
其中,ε0为被假定为真空的背景介质的介电常数。因此,切向电场被简化为:
Figure BDA0003859356560000072
使用式(1)并且已知总磁场的切向分量和总电场的切向分量都为反射场和入射场之和(分别为
Figure BDA0003859356560000073
Figure BDA0003859356560000074
),对回射结构110进行建模(model)的表面阻抗读取:
Figure BDA0003859356560000075
其中,
Figure BDA0003859356560000076
为由超表面引入的相位梯度。回射结构110所需的相位梯度产生频率相关的表面阻抗。根据相位梯度的定义,回射结构110的周期被计算为
Figure BDA0003859356560000077
当入射角度减小时,周期增加,并且在零角度的极限时,即在垂直入射时,回射结构110退化为通常的均匀反射镜。在任一情况下,紧凑型回射结构110将对天线附近的场作出反应,并且因此只需要一个周期的表面阻抗。
在通信装置100中,使用玻璃表面作为参考来创建回射结构110的阻抗变得更加方便,如图5a至图5c所示。位于介电层106内部的回射结构110可以被建模为网格阻抗Zg,其将在其两侧处引入切向磁场的不连续性。
电磁场以相对于回射结构110表面的角度θi朝向回射结构110传播(参见图5a)。具有法向
Figure BDA0003859356560000078
分量和切向
Figure BDA0003859356560000079
分量的入射电磁场系数
Figure BDA00038593565600000710
在多层回射结构110表面处反射,所述多层回射结构110表面具有厚度的玻璃覆盖层d3、玻璃覆盖层与导电图案112层之间的介电层d2、导电图案112的网格阻抗Zg以及导电图案112与接地平面之间的介电层d1。所述介电层的阻抗Z1,Z2,Z3和网格阻抗Zg(图5b)可以被转换为对回射结构110进行建模的表面阻抗Zs(图5c)。
为了保证多层结构在玻璃表面上起到回射器的作用,需要模拟式(6)中定义的表面阻抗的行为。使用传输线方法,如图5b所示,可以计算多层系统的输入阻抗并将其等同于所期望的值。所需网格阻抗的所得表达式——作为多层系统的表面阻抗和其他参数的函数——可以被写为:
Figure BDA0003859356560000081
其中,
Figure BDA0003859356560000082
以及
Figure BDA0003859356560000083
其中n∈[1,2,3]对介电层进行编号。
图6a示出了网格阻抗分布和表面阻抗分布的离散化。值得注意的是,网格阻抗和表面阻抗两者都是沿表面在x方向上的连续函数。因为回射结构110被实现为一组有限尺寸的元件,因此这个问题在表面实现方式方面可能会变得麻烦。因此,如图6b中示意性地表示的,回射结构110被离散为具有恒定网格阻抗值的条带,从而用逐步常数近似替代连续函数。选择适当数目的离散值可以实现性能与复杂性之间的良好折衷。
图7a至图7c示出了根据实施方式的回射结构110,其中回射结构110已经被离散为六个元件。这些元件可以例如基于曲折槽拓扑结构来制造。图7a示出了基于曲折槽的回射结构110的一个元件。每个元件包括两个金属贴片116a、116b,所述两个金属贴片116a、116b被它们之间的间隙或槽114a分隔开。可以通过改变槽间隙的长度A和宽度w来调整网格阻抗Zg。图7b示出了回射结构110沿y轴的剖面,其中该剖面已经被设计以实现所期望的回射功能。
图7c示出了回射结构110在介电层106内部的位置。回射结构110在该实施方式中位于玻璃层104下方的介电层106的中间。
表1示出了入射角度θi=85°的回射结构110的最佳值,考虑到了厚度为0.5mm和相对介电常数为5.5的玻璃,并且其中介电层106被表征为相对介电常数为2.7的1.0mm平板。
# 1 2 3 4 5 6
Im(Z<sub>g</sub>) -47 -254 -68 -62 -58 -55
Im(Z<sub>s</sub>) 60 -1255 -54 -18 0.86 20
A,mm 0.34 0.26 0.34 0.32 0.34 33
w,mm 0.06 0.065 0.065 0.055 0.063 0.058
表1
对于图7c中所示的实施方式,表1中给出的所需最佳阻抗值表明:没有一个离散条带需要接近谐振的操作,甚至,回射结构110仅使用电容性网格元件。因此,回射结构110可以在比其他常规结构宽的频带中操作,所述其他常规结构仅可以在窄频率范围内的谐振状态下操作。
就尺寸而言,所提出的回射结构110是一种合适的紧凑型解决方案,这是因为它的长度被减小为式6的单相周期。对于上面所讨论的情况,回射结构110的长度为约5.2mm,小于在29GHz的参考频率下的半波长,而每个元件占总长度的1/6。如果使用更多的离散点并利用适当的制造方法,则甚至可以减少元件的长度更多。
利用根据本发明的回射结构110,不仅可以阻挡表面波在介电层106内部的传播,而且该能量可以被进一步重定向到所期望的方向,如图8所示。图8示出了在29GHz下针对两种情况的方向性:第一种情况802示出了没有任何表面波抑制结构的通信装置的方向性,第二种情况804示出了具有根据本发明的在介电层106中间的附加回射结构110的相同通信装置的方向性。注意,在玻璃下方以90°方向传播的表面波被回射结构110抑制并重定向到玻璃顶部的感兴趣区域,即在0°方向上。
对于不同的频率,回射结构110示出了一致的改进,如从图9a至图9b可以看出的。图9a示出了回射结构110的方向性改进,以及图9b示出了回射结构110的增益改进。回射结构110可以提供约3dB的平均方向性改进和约5dB的平均增益改进。
本发明还涉及一种用于制造根据所描述的实施方中的任意一种的通信装置100的方法。图10示出了方法200的流程图,方法200包括获得202底板102和玻璃层104,并且进一步获得204介电层106,所述介电层106沿平面P延伸并且包括在介电层106内部延伸的回射结构110,其中,回射结构110被配置成以不平行于平面P的角度反射无线电波120。方法200还包括将介电层106布置206在底板102与玻璃层104之间;以及邻近于回射结构110布置208天线元件108。方法200还包括将天线元件108导电性地或电容性地耦合210至回射结构110。
本文中的通信装置100可以表示为用户装置、用户设备(User Equipment,UE)、移动站、物联网(Internet Of Things,IoT)装置、传感器装置、无线终端和/或移动终端,并且可以被启用以在无线通信系统——有时也被称为蜂窝无线电系统——中进行无线通信。UE还可以被称为具有无线能力的移动电话、蜂窝电话、平板计算机或膝上型计算机。在该上下文中的UE可以是例如便携式移动装置、袖珍式移动装置、手持式移动装置、包括计算机的移动装置、或者车载式移动装置,它们被启用以经由无线电接入网络与另一实体例如另一接收器或服务器进行语音和/或数据通信。UE可以是站(Station,STA),该STA是包含与无线介质(Wireless Medium,WM)的符合IEEE802.11的媒体访问控制(Media Access Control,MAC)和物理层(Physical Layer,PHY)接口的任何装置。UE还可以被配置成用于在3GPP相关的LTE和LTE-Advanced中、在WiMAX及其演进中以及在第五代无线技术例如New Radio中进行通信。
最后,应当理解,本发明不限于上描所描述的实施方式,而是还涉及并且并入所附独立权利要求的范围内的所有实施方式。

Claims (15)

1.一种用于无线通信系统(500)的通信装置(100),所述通信装置(100)包括:
底板(102);
玻璃层(104);
介电层(106),其沿所述底板(102)与所述玻璃层(104)之间的平面(P)延伸;
天线元件(108),其被配置成发射无线电波(120);以及
回射结构(110),其在所述介电层(106)内部延伸并且位于所述天线元件(108)附近,其中,所述回射结构(110)被配置成以不平行于所述平面(P)的角度反射所述无线电波(120)。
2.根据权利要求1所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)沿其在所述介电层(106)中的延伸部具有不均匀的阻抗。
3.根据权利要求1或2所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)导电性地或电容性地耦合至所述天线元件(108)。
4.根据权利要求3所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)的第一端部导电性地或电容性地耦合至所述天线元件(108)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)位于距所述天线元件(108)小于所述无线电波(120)的波长的一半的范围(r)内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(100),其中,所述天线元件(108)垂直于或平行于所述介电层(106)的平面(P)布置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)在所述介电层(106)内部具有小于所述无线电波(120)的波长的一半的延伸部。
8.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(100),其中,所述回射结构(110)是导电膜(112)。
9.根据权利要求8所述的通信装置(100),其中,所述导电膜(112)包括固体导电膜。
10.根据权利要求8所述的通信装置(100),其中,所述导电膜(112)包括形成电容性和电感性图案的电容性元件(114a,114b,……,114n)和电感性元件(116a,116b,……,116n)。
11.根据权利要求10所述的通信装置(100),其中,每个电容性元件和每个电感性元件的尺寸小于所述无线电波(120)的波长的四分之一。
12.根据权利要求10或11所述的通信装置(100),其中,所述电容性和电感性图案是非重复图案。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的通信装置(100),其中,所述电容性和电感性图案形成网格图案。
14.根据前述权利要求中任一项所述的通信装置(100),其中,所述无线电波(120)是横向磁极化无线电波。
15.一种用于制造用于无线通信系统(500)的通信装置(100)的方法(200),所述方法(200)包括:
获得(202)底板(102)和玻璃层(104);
获得(204)介电层(106),所述介电层(106)沿平面(P)延伸并且包括在所述介电层(106)内部延伸的回射结构(110),其中,所述回射结构(110)被配置成以不平行于所述平面(P)的角度反射无线电波(120);
将所述介电层(106)布置(206)在所述底板(102)与所述玻璃层(104)之间;以及
邻近于所述回射结构(110)布置(208)天线元件(108);以及
将所述天线元件(108)导电性地或电容性地耦合至所述回射结构(110)。
CN202080098924.3A 2020-04-01 2020-04-01 包括回射结构的通信装置 Pending CN115668638A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2020/059201 WO2021197592A1 (en) 2020-04-01 2020-04-01 Communication device comprising a retroreflective structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115668638A true CN115668638A (zh) 2023-01-31

Family

ID=70189925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080098924.3A Pending CN115668638A (zh) 2020-04-01 2020-04-01 包括回射结构的通信装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230097704A1 (zh)
EP (1) EP4111535A1 (zh)
JP (1) JP2023519428A (zh)
KR (1) KR20220161424A (zh)
CN (1) CN115668638A (zh)
WO (1) WO2021197592A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019103398A1 (ko) * 2017-11-24 2019-05-31 삼성전자 주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
WO2019120515A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Huawei Technologies Co., Ltd. A communication device
US20190312347A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-10 Apple Inc. Electronic Devices Having Antenna Array Apertures Mounted Against a Dielectric Layer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11139588B2 (en) * 2018-04-11 2021-10-05 Apple Inc. Electronic device antenna arrays mounted against a dielectric layer
US11362421B2 (en) * 2018-12-27 2022-06-14 Qualcomm Incorporated Antenna and device configurations

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019103398A1 (ko) * 2017-11-24 2019-05-31 삼성전자 주식회사 안테나를 포함하는 전자 장치
WO2019120515A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Huawei Technologies Co., Ltd. A communication device
US20190312347A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-10 Apple Inc. Electronic Devices Having Antenna Array Apertures Mounted Against a Dielectric Layer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023519428A (ja) 2023-05-10
US20230097704A1 (en) 2023-03-30
EP4111535A1 (en) 2023-01-04
WO2021197592A1 (en) 2021-10-07
KR20220161424A (ko) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xu et al. Multimode decoupling technique with independent tuning characteristic for mobile terminals
TWI497160B (zh) 具有天線圖樣的觸控面板結構、觸控與顯示面板結構、整合觸控顯示面板結構以及形成具有天線圖樣的觸控面板之方法
JP6008352B2 (ja) マルチモードブロードバンドアンテナモジュールおよびワイヤレス端末
US8860619B2 (en) Wireless device and multi-antenna system having dual open-slot radiators
KR20210066908A (ko) 결합 안테나 장치 및 전자 기기
EP4156411A1 (en) Millimeter wave antenna module and electronic device
US20210328351A1 (en) Electronic Devices Having Dielectric Resonator Antennas with Parasitic Patches
JP2014533474A5 (zh)
CN210272672U (zh) 天线以及电子设备
EP4175065A1 (en) Antenna device, and electronic apparatus
Alshamaileh et al. Nona‐band, hybrid antenna for metal‐rimmed smartphone applications
US20230048914A1 (en) Antenna Apparatus and Electronic Device
US20230420828A1 (en) Display assembly, client device comprising the display assembly, and method of manufacturing the display assembly
EP3506421B1 (en) Antenna apparatus and electronic device
US10622717B2 (en) Mobile device
CN115668638A (zh) 包括回射结构的通信装置
Wong et al. One LTE LB and two conjoined LTE M/HB MIMO antennas with a compact symmetric frame structure at the short edge of the metal‐framed smartphone
US20230170609A1 (en) Electronic Device
CN115579615A (zh) 天线结构及具有该天线结构的电子设备
WO2021000780A1 (zh) 天线组件及电子设备
EP4277028A1 (en) Antenna assembly and electronic device
Wong et al. GPS/WLAN open‐slot antenna with a sticker‐like feed substrate for the metal‐casing smartphone
US11909101B2 (en) Electronic devices with bent dielectric resonator antennas
US20230198123A1 (en) Portable computing device and laptop computer
US10594018B2 (en) Antenna structure of a communications device

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination