CN115706321A - 一种应用于毫米波基站设备的天线装置及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于毫米波基站设备的天线装置及通信设备，天线装置由下至上依次包括共面波导CPW转换结构、功分器和天线振子，其中：天线振子，包括两个天线贴片及与各天线贴片形成馈电的馈电部件，各馈电部件分别与功分器的输出端连接；功分器，包括公共端与CPW转换结构连接，用于将CPW转换结构传导的公共端传输的射频信号分为两个支路并通过输出端，分别连接到对应的馈电部件；CPW转换结构，包括接收信号端，用于将来自外层有源器件的射频信号传输至转化部，转化部用于将接收的所述射频信号转化为内层的射频信号并传输至传输端，传输端将内层的射频信号传输至公共端。本申请的天线装置实现高增益、宽带、低损耗，实现高集成度和紧凑设计。

Description

一种应用于毫米波基站设备的天线装置及通信设备

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种应用于毫米波基站设备的天线装置及通信设备。

背景技术

毫米波作为5G移动通信系统的重要组成部分，其具有高容量和大带宽的特点，用于承载超过千兆比特的高数据速率，应用场景主要面向体育场馆、机场、购物中心等流量密集的热点区域。为保证覆盖效果和传输速率，对毫米波频段的天线和系统集成方式都提出了低损耗、高增益和大带宽的需求。

传统的微带贴片天线和缝隙天线带宽小于5％，难以覆盖毫米波工作带宽。为了提高微带贴片天线的带宽，现有技术基本上都是在传统贴片天线上进行多谐振设计，包括但不限于开槽、多层堆叠、L形探针、缝隙馈电等等。尽管这些方法也可以让贴片天线满足毫米波设备的带宽需求，但都存在各自的缺点。

但是上述天线的方案，开槽技术一般能产生多个极高Q值的窄带谐振，要实现宽带需要设计很多个频率相近的槽，或者将槽的形状进行特殊设计以降低Q值，对加工精度有较大挑战。采用多层贴片堆叠可以有效的扩展带宽，但一方面使得叠层复杂，加工困难，另一方面多层介质板堆叠，损耗增大，增益也较低。采用L形探针和缝隙馈电存在辐射方向图不对称，交叉极化较差，前后比不理想，设计加工较复杂，而且对于单元增益的提高没有效果。

上述天线的方案不能满足毫米波基站设备的天线，需要提供一种能够满足毫米波基站设备的天线方案。

发明内容

本申请的目的是提供一种应用于毫米波基站设备的天线装置。用于解决现有天线装置可靠性低，损耗大，成本高，不易于批量生产的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种应用于毫米波基站设备的天线装置，所述天线装置由下至上依次包括共面波导CPW转换结构、功分器和天线振子，其中：

所述天线振子，包括两个天线贴片及与各天线贴片形成馈电的馈电部件，各天线贴片被十字缝隙分割为四个作为电偶极子的贴片部分，各贴片部分通过作为磁偶极子的接地线与接地端连接，各馈电部件分别与所述功分器的输出端连接；

所述功分器，包括一个公共端与两个输出端，所述公共端与所述CPW转换结构连接，用于将所述CPW转换结构传导的公共端传输的射频信号分为两个支路并通过所述输出端，分别连接到对应的所述馈电部件；

所述CPW转换结构，包括接收信号端、转化部和传输端，所述接收信号端用于将来自外层有源器件的射频信号传输至所述转化部，所述转化部用于将接收的所述射频信号转化为内层的射频信号并传输至所述传输端，所述传输端将所述内层的射频信号传输至所述功分器的公共端。

在一些可能的实施例中，所述天线装置还包括：

第一类同轴垂直互联结构，设置于所述天线振子与所述功分器之间，用于将所述功分器输出端引线接入到所述天线振子，将所述接地线延伸至接地端或延伸至功分器所在层；

第二类同轴垂直互联结构，设置于所述CPW转换结构与所述功分器之间，用于将功分器所在层的接地线延伸至所述CPW转换结构所在层的接地端，用于将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的公共端。

在一些可能的实施例中，所述第一类同轴垂直互联结构包括:

一非金属的隔离部、一设置于所述隔离部中间的金属的信号孔和一设置于所述隔离部周围的接地孔，所述接地孔用于延伸所述接地线，所述信号孔用于引入功分器输出端的引线，所述隔离部用于将所述信号孔与周围所述参考地隔离；或者

第二类同轴垂直互联结构包括：

一非金属的隔离部、一设置于所述隔离部中间的金属的信号孔和一设置于所述隔离部周围的接地孔，所述接地孔用于延伸所述接地线，所述信号孔用于引入所述CPW转换结构的传输端引线，所述隔离部用于将所述信号孔与周围所述参考地隔离。

在一些可能的实施例中，所述各贴片包括多个接地线，其中至少部分接地线通过贯穿所述天线振子所在层、功分器所在层、所述CPW转换结构所在层的通孔，与接地端连接；

其中至少部分接地线通过第一盲孔与接地端连接，所述第一盲孔所在层位于功分器所在层之上；

所述CPW转换结构上设置激光孔，所述转化部将接收的射频信号经所述激光孔进行带状信号转换后，传输至所述传输端；

CPW转换结构的传输端通过第二盲孔，将所述射频信号传输至所述公共端，所述功分器的输出端通过带有背钻的通孔，连接到对应的所述馈电部件。

在一些可能的实施例中，该装置包括第一类同轴垂直互联结构和第二类同轴垂直互联结构时，所述第二类同轴垂直互联结构，通过第二盲孔将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的信号端，通过第三盲孔将接地端引线接入所述功分器的屏蔽地孔；

所述第一类同轴垂直互联结构，将所述带有背钻的通孔延伸至功分器所在层。

在一些可能的实施例中，所述功分器为T形功分器，所述功分器的公共端和两个输出端分别为带状线结构，各带状线两侧间隔排布有屏蔽地孔，所述屏蔽地孔的排布满足衬底集成波导SIW传输条件。

在一些可能的实施例中，所述屏蔽地孔包括用于引入接地线的孔及与接地端连接的孔，所述屏蔽地孔的孔径为d，孔间距为p，p/d≤2。

在一些可能的实施例中，所述通孔的个数至少2个，分别连接不同贴片的接地线。

在一些可能的实施例中，所述天线贴片形状包括方形、圆形、蝶形。

在一些可能的实施例中，每个所述天线贴片的接地线采用过孔、金属柱、连接结构件的方式与所述接地端连接。

在一些可能的实施例中，所述天线贴片与馈电部件的馈电方式探针馈电、耦合馈电或缝隙馈电。

在一些可能的实施例中，采用探针馈电时，所述馈电部件为L形探针。

在一些可能的实施例中，采用缝隙馈电时，所述馈电部件采用十字缝隙、H形缝隙或蝶形缝隙的形式进行馈电。

第二方面，本申请实施例提供了一种通信设备，包括，存储计算机程序指令的存储器；执行所述计算机程序指令以传输射频信号的处理器；所述第一方面的天线装置，用于根据所述处理器的控制传输射频信号。

本申请实施例，本申请实施例基于超宽带天线原理和HDI微盲埋孔技术设计了一种高增益、宽带、低损耗的应用于毫米波基站设备的天线装置，包括功分器以及天线振子整条完整链路，便于和有源射频器件(Beamformer)、功放等直接级联，从而实现高集成度和紧凑设计。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置整体示意图；

图2为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的天线振子示意图；

图3为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的功分器的示意图；

图4为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的CPW转换结构的示意图；

图5为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置整体详细示意图；

图6为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的第一类同轴垂直互联结构的示意图；

图7为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的第二类同轴垂直互联结构的示意图；

图8为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的孔型示意图；

图9为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的天线振子的立体示意图；

图10为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的回波损耗(S11)曲线图；

图11为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的增益波动曲线图；

图12为根据本申请一个实施例的应用于毫米波基站设备的天线装置的26GHz天线方向图；

图13为根据本申请一个实施例的一种通信设备结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；文本中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况，另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

在本申请实施例的描述中，除非另有说明，术语“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为进一步说明本申请实施例提供的技术方案，下面结合附图以及具体实施方式对此进行详细的说明。虽然本申请实施例提供了如下述实施例或附图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无需创造性的劳动在方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。在逻辑上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施例提供的执行顺序。方法在实际的处理过程中或者控制设备执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。

鉴于相关技术中目前在毫米波设备中，天线和射频集成方案主要有高密度互联(High Density Interconnector，HDI)、低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-firedCeramic，LTCC)、以及任意层互联AnyLayer技术。LTCC和AnyLayer技术由于工艺难度大，成本高，尚未形成规模化应用。现有的毫米波频段天线与射频互联普遍采用HDI技术，实现射频信号层间互联的方式有多种，互联结构方面，多层SIW通过机械安装方式连接，存在对安装公差敏感，对板材平整度要求极高等缺陷；电磁耦合垂直互联存在设计复杂，耦合段对加工精度要求高，插损较大等缺陷；基于BGA封装技术的互联存在可控性差，不易进行仿真模拟的缺陷；金丝链接和毛纽扣技术存在可靠性差的缺陷，综合来讲天线的方案不能满足毫米波基站设备天线的问题。

本申请提出一种应用于毫米波基站设备的天线装置，能够实现高增益、宽带、低损耗的一体化，便于和有源射频器件直接级联，实现高集成度和紧凑设计。

有鉴于此，本申请的发明构思为：本发明基于超宽带天线原理和HDI微盲埋孔技术提供了一种高增益、宽带、低损耗的应用于毫米波基站设备的天线装置，包括CPW转换结构、功分器以及天线振子整条完整链路。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面结合附图对本申请实施例中的应用于毫米波基站设备的天线装置进行详细说明。

图1示出了本申请一种应用于毫米波基站设备的天线装置整体示意图，所述天线装置由下至上依次包括共面波导CPW转换结构103、功分器102和天线振子101。

将天线振子101所在层用L(1)表示，功分器102所在层用L(M)表示，CPW转换结构103所在层用L(N)表示，其中1-N表示所述天线装置的叠层数。为了实现应用于毫米波基站设备的天线装置的基本功能，内嵌功分器102且用于传输信号的传输线引到最外层，上述CPW转换结构103、功分器102和天线振子101分别所占用层数至少为1层，叠层数可根据项目需要灵活进行增减。

叠层设置基本对称，仅需要三次压合即可成形。具体来讲，外层有源器件的射频信号从射频芯片发出，射频信号首先共面波导CPW转换结构103的从L(N)层引入，转为L(N-1)层的带状线，再进入到L(M)层的功分器102，功分器102将射频信号功率平均分配给两个位于L(1)层的天线振子101并辐射出去，形成本申请的一个完整的射频链路。

参见图2示出的天线振子的示意图，上述天线振子101，包括两个天线贴片1010及与各天线贴片1010形成馈电的馈电部件1011，各天线贴片1010被十字缝隙1012分割为四个作为电偶极子的贴片部分，各贴片部分通过作为磁偶极子的接地线与接地端连接，各馈电部件1011分别与所述功分器102的输出端连接；

具体来讲，天线振子为毫米波频段的平面磁电偶极子，基于电磁互补天线原理，两个天线贴片提供电偶极子的作用，天线贴片为金属片，作为一种可选的实施方式，天线贴片形状包括方形、圆形、蝶形。天线贴片可以为任意形状，可以为规则形状也可以为不规则形状，被十字缝隙分割为四个部分，由于天线贴片形状可以为任一形状，所以天线贴片被十字缝隙可以等分也可以不等分。

作为一种可选的实施方式，每个所述天线贴片的接地线采用过孔、金属柱、连接结构件的方式与所述接地端连接。接地线用于提供磁偶极子，由于每个天线贴片别分为四部分，所以接地线共四组。接地线与接地端连接，可以但不限于采用打孔的方式例如金属化过孔，或者在低频比较常见无需打孔的金属柱，或者设置接口，使用金属结构件直接安装即可。

参见图3所示的功分器的示意图，上述功分器102，包括一个公共端1020与两个输出端1021，所述公共端1020与所述CPW转换结构连接，用于将所述CPW转换结构传导的公共端传输的射频信号分为两个支路并通过所述输出端1021，分别连接到对应的所述馈电部件；

具体来讲，在天线振子与CPW转换结构中间添加功分器用于给天线振子馈电，功分器的设计采用了多节跳变式阻抗匹配原理，无需满足λ/4变换器的尺寸要求，能够更加紧凑地实现从焊盘到50Ω传输线的宽带阻抗变换，可以实现在天线振子工作频带范围内的功率均匀分配。

作为一种可选的实施方式，所述功分器为T形功分器，所述功分器的公共端和两个输出端分别为带状线结构1022，各带状线两侧间隔排布有屏蔽地孔，所述屏蔽地孔的排布满足衬底集成波导SIW传输条件。

本发明所提出的基于衬底集成波导SIW同轴线的T形功分器采用的跳变式阻抗匹配设计，紧凑结构，缩短走线，实现了在宽带范围内的平滑阻抗变换，屏蔽地孔的排布降低了线损。

参见图4所示的CPW转换结构的示意图，上述CPW转换结构103，包括接收信号端1030、转化部1031和传输端1032，所述接收信号端1030用于号将来自外层有源器件的射频信号传输至所述转化部1031，转化部1031用于将接收的所述射频信号转化为内层的射频信号并传输至所述传输端1032，所述传输端1032将所述内层的射频信号传输至所述公共端。

通过上述CPW转换结构可以实现将外部的射频信号引入到天线装置内部，上述接收信号端为线状金属部件，上述传输端为线状金属部件，上述转化部为垂直上述接收信号端和传输端的金属部件，且上述接收信号端和传输端位于不同层。

本发明基于超宽带天线原理设计了一种高增益、宽带、低损耗的一体化天线装置，便于和有源射频器件(Beamformer)、功放等直接级联，从而实现高集成度和紧凑设计。

作为一种可选的实施方式，参见图5所示的一体化天线装置整体详细结构示意图，此图中L(1)层中省略了天线振子的十字缝隙，天线振子具体示意图参见图2，所述装置还包括：第一类同轴垂直互联结构104，设置于所述天线振子101与所述功分器102之间，用于将所述功分器输出端引线接入到所述天线振子，将所述接地线延伸至接地端或延伸至功分器所在层；

第二类同轴垂直互联结构105，设置于所述CPW转换结构与所述功分器之间，用于将功分器所在层的接地线延伸至所述CPW转换结构所在层的接地端，用于将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的公共端。

具体来讲，上述射频芯片发出的外部射频信号，从L(N)层转为L(N-1)的带状线，经由中间层的L(N-1)-L(M)的第二类同轴垂直互联结构105进入到L(M)层的功分器，随后通过L(M)-L(1)层的第一类同轴垂直互联结构104将所述功分器输出端引线接入到L(1)层的天线振子。

参见图6所示的第一类同轴垂直互联结构的结构示意图；作为一种可选的实施方式，所述第一类同轴垂直互联结构104包括:

一非金属的隔离部1040、一设置于所述隔离部1040中间的金属的信号孔1041和一设置于所述隔离部1040周围的接地孔1042，所述接地孔1042用于延伸所述接地线，所述信号孔1041用于引入功分器输出端的引线，以使功分器的输出端连接到天线振子的馈电部件；

所述隔离部1040用于将所述信号孔与周围所述参考地隔离。

参见图7所示的第一类同轴垂直互联结构的结构示意图，作为一种可选的实施方式，所述第二类同轴垂直互联结构105包括:

一非金属的隔离部1050、一设置于所述隔离部中间的金属的信号孔1051和一设置于所述隔离部周围的接地孔1052，所述接地孔1052用于延伸所述接地线，所述信号孔1051用于引入所述CPW转换结构的传输端引线，以使CPW转换结构的传输端将所述射频信号传输至所述公共端；

所述隔离部1050用于将所述信号孔1051与周围所述接地端隔离。

具体来讲，接地孔设置于金属层上，由于引线在信号孔穿过，四周是接地端，所以中间设置一隔离部用于隔离，防止短路。接地线通过第一类同轴垂直互联结构中的接地孔直接延伸至接地端与地连接，或者延伸到功分器所在层，由第二类同轴垂直互联结构再往下延伸至接地端。

本申请的天线装置采用不同孔型实现上述射频信号的传输线及接地线的连接，具体详见图8，主要包括以下孔型：

孔型1：通孔L(1)～L(N)

作为一种可选的实施方式，所述各贴片包括多个接地线，其中至少部分接地线通过贯穿所述天线振子所在层、功分器所在层、所述CPW转换结构所在

作为一种可选的实施方式，所述通孔的个数为3个，分别连接不同贴片的接地线。

参见图9，每个天线振子上包括12个过孔，其中至少2个为贯穿本发明所述天线装置全部层的通孔901，当然在天线装置空间满足打通孔的条件下，还可以是更多数量的通孔。本申请中减少通孔数量的目的是不影响内部的电路走线，经实验可得每个天线振子最优需要设计3个通孔，其作用是实现天线振子和接地端的互联，解决了天线振子和电路不共地的问题,以抑制二者间存在的平行板模式，减少电磁泄露，从而将天线振子增益提高0.7dB，使得该天线振子增益普遍高于一般贴片天线及传统磁电偶极子天线,总的来说本申请的孔型和叠层的设置符合标准多层高频PCB生产工艺，易于实现规模化生产。

孔型2：第一盲孔L(1)～L(2)

至少部分接地线通过第一盲孔与接地端连接，所述第一盲孔所在层位于功分器所在层之上；

孔型3：激光孔L(N-1)～L(N)

所述CPW转换结构103上设置激光孔，参见图4，所述转化部1031将接收的射频信号经所述激光孔转化为内层信号后，传输至所述传输端1032；

具体来讲，接收的射频信号经过激光孔向上层传递至天线振子，激光孔处于本申请天线装置最底层中，实现了整体天线装置以最少层数完成转出内外转换。

孔型4：第二盲孔L(M)～L(N-1)

CPW转换结构的传输端通过第二盲孔，将所述内层射频信号传输至所述公共端，所述功分器的输出端通过带有背钻的通孔，连接到对应的所述馈电部件。

作为一种可选的实施方式，该装置包括第一类同轴垂直互联结构和第二类同轴垂直互联结构时，所述第二类同轴垂直互联结构，通过第二盲孔将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的信号端。

孔型5：第三盲孔L(M-1)～L(N)

作为一种可选的实施方式，该装置包括第一类同轴垂直互联结构和第二类同轴垂直互联结构时，所述第二类同轴垂直互联结构，通过第三盲孔将接地端引线接入所述功分器的屏蔽地孔；

具体来讲，本申请中涉及三种盲孔，各自分别在L(1)～L(2)、L(M-1)～L(N)、L(M)～L(N-1)层。

其中功分器两个输出端周围的屏蔽地孔复用了上述每天线振子的3个通孔，传输损耗低，适用于通过类同轴垂直互联结构在垂直方向与有源射频芯片集成。

孔型6：带有背钻的通孔(通孔L(1)～L(N)+背钻L(N)～L(M))

所述第一类同轴垂直互联结构，通过带有背钻的通孔将所述射频信号从功分器所在层延伸至天线振子所在层。

具体来讲，上述第一类同轴垂直互联结构中间设置信号孔，L(1)～L(M)即为上述信号孔，背钻L(N)～L(M)的目的为了去除残桩对射频信号的不利影响。

作为一种可选的实施方式，所述屏蔽地孔包括用于引入接地线的孔及与接地端连接的孔，所述屏蔽地孔的孔径为d，孔间距为p，p/d≤2。

具体来讲，当p/d≤2，进一步降低电磁波在线上的传输损耗。

作为一种可选的实施方式，所述天线贴片与馈电部件的馈电方式探针馈电、耦合馈电或缝隙馈电。

具体来讲，天线贴片的馈电形式可以但不限于以下三种：

1)探针馈电，作为一种可选的实施方式，采用探针馈电时，整体天线装置尺寸为14mm×6mm(长×宽)所述馈电部件为L形探针。探针可位于天线贴片同层或天线贴片下面邻近的几层，放置方式根据天线的极化方式9.20，参见图2，探针处于贴片所开的十字缝中，探针与十字缝的一条缝隙平行，与另一条缝隙垂直，连接信号线，探针的位置跟天线振子极化的方向有关，L形探针和周围的天线贴片形成一个类CPW结构，负责给电偶极子和磁偶极子馈电。

2)耦合馈电，探针不直接跟天线贴片接触，而是在天线贴片的下一层与贴片以，以邻近耦合的方式或者再次耦合的方式进行馈电传输；探针与上述十字缝隙平行或交叉放置。

3)缝隙馈电，在上述耦合馈电的基础上，又加了一层贴片，在接地端开缝隙，所述缝隙下面一层铺设传输线，传输线与缝隙正交，缝隙与接地端连接，通过缝隙耦合到电偶极子上。

作为一种可选的实施方式，采用缝隙馈电时，所述馈电部件采用十字缝隙、H形缝隙或蝶形缝隙的形式进行馈电。保证馈电部件与接地端隔离即可。

本发明提出的一种应用于毫米波基站设备的天线装置，其具有紧凑化、集成化设计特点，主要包括类同轴垂直互联结构，采用跳变式阻抗匹配的功分器，以及超宽带天线振子平面化的设计。类同轴垂直互联结构和功分器实现了宽带阻抗匹配以及低损耗，实现了高增益的效果。回波损耗(S11)曲线如图10所示，-10dB带宽为24.09～29.6GHz，以26GHz为中心频率的相对带宽可达21.2％。完全覆盖了国内已划分的26GHz毫米波频段(24.25～27.5GHz)，在带内回波损耗基本都在-20dB以下，具有良好的匹配特性。该天线装置还可覆盖国外28GHz毫米波频段(n257：26.5～29.5GHz)，能够实现复用，具有广阔的应用前景。

本申请提出的天线装置在工作频率范围内增益平稳，图11为天线增益波动曲线，可知在工作频率范围内(24.25～27.5GHz)波动只有0.7dB，以26GHz为中心频点，其增益为9.21dBi，最大增益在27GHz为9.44dBi，最小增益在24.25GHz为8.74dBi。图12为26GHz天线方向图，该图中，实线示出的图为水平方向图，虚线示出的图为垂直方向图。该天线方向图具有良好的前后比(>24dB)，水平面波宽可达84.5°，垂直面波宽窄一些，垂直面波宽为41.8°。组阵后可满足水平±60°扫描范围和垂直±15°扫描范围。尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

在介绍了本申请示例性实施方式的应用于毫米波基站设备的天线装置之后，接下来，介绍根据本申请的另一示例性实施方式的通信设备。

所属技术领域的技术人员能够理解，本申请的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本申请的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。

在一些可能的实施方式中，根据本申请的通信设备可以至少包括存储计算机程序指令的存储器132，执行所述计算机程序指令以传输射频信号的处理器131，本说明书上述描述的根据本申请各种示例性实施方式的应用于毫米波基站设备的天线装置137，用于根据所述处理器131的控制传输射频信号。

下面参照图13来描述根据本申请的这种实施方式的通信设备130。图13显示的通信设备130仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图13所示，通信设备130以通用电子设备的形式表现。通信设备130的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器131、上述至少一个存储器132、连接不同系统组件(包括存储器132和处理器131)的总线133。

总线133表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

存储器132可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(RAM)1321和/或高速缓存存储器1322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)1323。

存储器132还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1324的程序/实用工具1325，这样的程序模块1324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

通信设备130也可以与一个或多个外部设备134(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与通信设备130交互的设备通信，和/或与使得该通信设备130能与一个或多个其它电子设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口135进行。并且，电子设备130还可以通过网络适配器136与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器136通过总线133与用于通信设备130的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合通信设备130使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种应用于毫米波基站设备的天线装置，其特征在于，所述天线装置由下至上依次包括共面波导CPW转换结构、功分器和天线振子，其中：

所述天线振子，包括两个天线贴片及与各天线贴片形成馈电的馈电部件，各天线贴片被十字缝隙分割为四个作为电偶极子的贴片部分，各贴片部分通过作为磁偶极子的接地线与接地端连接，各馈电部件分别与所述功分器的输出端连接；

所述功分器，包括一个公共端与两个输出端，所述公共端与所述CPW转换结构连接，用于将所述CPW转换结构传导的公共端传输的射频信号分为两个支路并通过所述输出端，分别连接到对应的所述馈电部件；

所述CPW转换结构，包括接收信号端、转化部和传输端，所述接收信号端用于将来自外层有源器件的射频信号传输至所述转化部，所述转化部用于将接收的所述射频信号转化为内层的射频信号并传输至所述传输端，所述传输端将所述内层的射频信号传输至所述公共端。

2.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，还包括：

第一类同轴垂直互联结构，设置于所述天线振子与所述功分器之间，用于将所述功分器输出端引线接入到所述天线振子，将所述接地线延伸至接地端或延伸至功分器所在层；

第二类同轴垂直互联结构，设置于所述CPW转换结构与所述功分器之间，用于将功分器所在层的接地线延伸至所述CPW转换结构所在层的接地端，用于将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的公共端。

3.根据权利要求2所述的天线装置，其特征在于，所述第一类同轴垂直互联结构包括:

一非金属的隔离部、一设置于所述隔离部中间的金属的信号孔和一设置于所述隔离部周围的接地孔，所述接地孔用于延伸所述接地线，所述信号孔用于引入功分器输出端的引线，所述隔离部用于将所述信号孔与周围所述参考地隔离；或者

第二类同轴垂直互联结构包括：

一非金属的隔离部、一设置于所述隔离部中间的金属的信号孔和一设置于所述隔离部周围的接地孔，所述接地孔用于延伸所述接地线，所述信号孔用于引入所述CPW转换结构的传输端引线，所述隔离部用于将所述信号孔与周围所述参考地隔离。

4.根据权利要求1～3任一所述的天线装置，其特征在于，所述各贴片包括多个接地线，其中至少部分接地线通过贯穿所述天线振子所在层、功分器所在层、所述CPW转换结构所在层的通孔，与接地端连接；

其中至少部分接地线通过第一盲孔与接地端连接，所述第一盲孔所在层位于功分器所在层之上；

所述CPW转换结构上设置激光孔，所述转化部将所述射频信号经所述激光孔进行带状信号转换后，传输至所述传输端；

CPW转换结构的传输端通过第二盲孔，将所述射频信号传输至所述公共端，所述功分器的输出端通过带有背钻的通孔，连接到对应的所述馈电部件。

5.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，该装置包括第一类同轴垂直互联结构和第二类同轴垂直互联结构时，

所述第二类同轴垂直互联结构，通过第二盲孔将所述CPW转换结构的传输端引线接入所述功分器的信号端，通过第三盲孔将接地端引线接入所述功分器的屏蔽地孔；

所述第一类同轴垂直互联结构，将所述带有背钻的通孔延伸至功分器所在层。

6.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，

所述功分器为T形功分器，所述功分器的公共端和两个输出端分别为带状线结构，各带状线两侧间隔排布有屏蔽地孔，所述屏蔽地孔的排布满足衬底集成波导SIW传输条件。

7.根据权利要求6所述的天线装置，其特征在于，所述屏蔽地孔包括用于引入接地线的孔及与接地端连接的孔，所述屏蔽地孔的孔径为d，孔间距为p，p/d≤2。

8.根据权利要求4所述的天线装置，其特征在于，所述通孔的个数为至少2个，分别连接不同贴片的接地线。

9.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线贴片形状包括方形、圆形、蝶形。

10.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，每个所述天线贴片的接地线采用过孔、金属柱、连接结构件的方式与所述接地端连接。

11.根据权利要求1所述的天线装置，其特征在于，所述天线贴片与馈电部件的馈电方式探针馈电、耦合馈电或缝隙馈电。

12.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，采用探针馈电时，所述馈电部件为L形探针。

13.根据权利要求11所述的天线装置，其特征在于，采用缝隙馈电时，所述馈电部件采用十字缝隙、H形缝隙或蝶形缝隙的形式进行馈电。

14.一种通信设备，其特征在于，包括：

存储计算机程序指令的存储器；

执行所述计算机程序指令以传输射频信号的处理器；

权利要求1～13任一所述的天线装置，用于根据所述处理器的控制传输射频信号。

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