CN116598782B - 一种毫米波天线及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波天线及电子设备，包括基板和辐射单元，辐射单元设于基板上；辐射单元包括位于同一层的馈线、多个第一耦合贴片和多个寄生体；多个第一耦合贴片排布在馈线的两侧，第一耦合贴片与馈线连接；多个寄生体与多个第一耦合贴片间隔设置；寄生体与馈线之间具有第一间隙，寄生体与第一耦合贴片之间具有第二间隙。本申请通过在耦合贴片两侧设置寄生体，使得寄生体对耦合贴片起到耦合作用；通过调整寄生体与耦合贴片和馈线之前的间隙尺寸，可以使天线获得更大的带宽，增加天线辐射阻抗，并使天线能够更加精确的确定物体的距离、远距离分辨多个相距较近的物体并提升毫米波天线的适用性。
Description
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种毫米波天线及电子设备。
背景技术
贴片天线因为其体积小、重量轻、低剖面、制造简单、成本低、易于集成以及易于实现双频、多频段操作等优点，以使毫米波雷达产品多采用微带贴片天线印刷在高频PCB板材上构成阵列天线来实现天线需求。但微带天线属于谐振天线，其品质因数Q值较高，因而导致了微带贴片天线的带宽比较窄，相对带宽只有0.1%-2%，然而在很多场景中都需要大的带宽来提高雷达的距离分辨率，因此提升贴片天线的带宽就显得尤为重要。
发明内容
发明目的：本发明提供一种毫米波天线，以解决现有技术中的微带贴片天线带宽窄的问题；本发明的另一目的在于提供包含上述毫米波天线的电子设备。
技术方案：本申请的一种毫米波天线，包括：
基板，所述基板具有长度方向X和与所述长度方向X相交的宽度方向Y；
辐射单元，所述辐射单元设于所述基板上；所述辐射单元包括位于同一层的馈线、多个第一耦合贴片和多个寄生体；所述馈线沿所述长度方向X设置；所述多个第一耦合贴片沿所述长度方向X排布在所述馈线的两侧，且所述第一耦合贴片的一端与所述馈线连接，所述第一耦合贴片远离所述馈线的一端沿所述宽度方向Y延伸；所述多个寄生体与所述多个第一耦合贴片间隔设置，且每个所述第一耦合贴片沿所述长度方向X相背离的两侧设置所述寄生体；所述寄生体与所述馈线之间具有第一间隙，所述寄生体与所述第一耦合贴片之间具有第二间隙；
其中，所述第一间隙在所述宽度方向Y上具有最大尺寸D1mm，所述第二间隙在所述长度方向X上具有最大尺寸D2mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5。
在一些实施例中，所述毫米波天线进一步满足：0.1≤D1≤0.25；和/或，0.1≤D2≤0.3。
在一些实施例中，所述寄生体包括沿所述长度方向X间隔设置的第一寄生贴片和第二寄生贴片；所述第一寄生贴片与所述第一耦合贴片间隔，以形成所述第二间隙；所述第一寄生贴片和第二寄生贴片与所述馈线间隔，以形成所述第一间隙；所述第一寄生贴片和所述第二寄生贴片沿所述宽度方向Y延伸，所述第一寄生贴片在所述宽度方向Y上具有最大长度L1mm，所述第二寄生贴片在所述宽度方向Y具有最大长度L2mm，所述第一耦合贴片在所述宽度方向Y具有最大长度L3mm，满足：L2＜L1＜L3。
在一些实施例中，还包括：
第二耦合贴片，所述第二耦合贴片位于所述第一间隙内，所述第二耦合贴片沿所述长度方向X延伸，所述第二耦合贴片的一端与所述第一寄生贴片连接，所述第二耦合贴片的另一端与所述第一耦合贴片连接。
在一些实施例中，所述第一寄生贴片沿所述第一耦合贴片在所述宽度方向Y的中轴线对称设置；和/或
所述第二寄生贴片沿所述第一耦合贴片在所述宽度方向Y的中轴线对称设置；和/或
所述第一寄生贴片、所述第二寄生贴片和所述第一耦合贴片中的至少两者沿所述宽度方向Y平行设置。
在一些实施例中，所述第一寄生贴片与第二寄生贴片之间具有第三间隙，所述第三间隙在所述长度方向X上具有最大尺寸D3，满足：D3≤D2。
在一些实施例中，所述寄生体还包括：
第三寄生贴片，所述第三寄生贴片位于所述第三间隙内，所述第三寄生贴片沿所述长度方向X延伸，所述第三寄生贴片的一端与所述第一寄生贴片连接，所述第三寄生贴片的另一端与所述第二寄生贴片连接。
在一些实施例中，所述寄生体包括第一寄生贴片和第二寄生贴片，所述第一寄生贴片沿所述宽度方向Y延伸，所述第二寄生贴片的一端与所述第一寄生贴片靠近所述馈线的一端连接，所述第二寄生贴片远离所述第一寄生贴片的一端沿所述长度方向X延伸；所述第一寄生贴片与所述第一耦合贴片间隔，以形成所述第二间隙；所述第二寄生贴片与所述馈线间隔，以形成所述第一间隙。
在一些实施例中，所述寄生体包括两组平行设置的第一寄生贴片和两组平行设置的第二寄生贴片；所述第一寄生贴片沿所述宽度方向Y延伸，所述第二寄生贴片沿所述长度方向X延伸，所述第一寄生贴片与所述第二寄生贴片依次首尾连接围合成环形；所述第一寄生贴片与所述第一耦合贴片间隔，以形成所述第二间隙；所述第二寄生贴片与所述馈线间隔，以形成所述第一间隙。
在一些实施例中，还包括：
阻抗匹配结构，所述阻抗匹配结构设于所述基板上，所述阻抗匹配结构与所述馈线的一端连接；
馈电结构，所述馈电结构设于所述基板上，所述馈电结构与所述阻抗匹配结构远离所述馈线的一端连接；
负载，所述负载设于所述基板上，所述负载与所述馈线远离所述阻抗匹配结构的一端连接。
在一些实施例中，本申请还提供一种电子设备，包括所述的毫米波天线。
有益效果：与现有技术相比，本申请的一种毫米波天线，包括：基板，基板具有长度方向X和与长度方向X相交的宽度方向Y；辐射单元，辐射单元设于基板上；辐射单元包括位于同一层的馈线、多个第一耦合贴片和多个寄生体；馈线沿长度方向X设置；多个第一耦合贴片沿长度方向X排布在馈线的两侧，且第一耦合贴片的一端与馈线连接，第一耦合贴片远离馈线的一端沿宽度方向Y延伸；多个寄生体与多个第一耦合贴片间隔设置，且每个第一耦合贴片沿长度方向X相背离的两侧设置寄生体；寄生体与馈线之间具有第一间隙，寄生体与第一耦合贴片之间具有第二间隙；其中，第一间隙在宽度方向Y上具有最大尺寸D1mm，第二间隙在长度方向X上具有最大尺寸D2mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5。本申请的毫米波天线中，通过在耦合贴片两侧设置寄生体，使得寄生体对耦合贴片起到耦合作用，从而提升天线的性能；同时通过调整寄生体与耦合贴片和馈线之前的间隙尺寸，特别当满足0.33≤D1/D2≤2.5的范围时，可以使寄生贴片获得更好的耦合效果产生一定的辐射，从而使天线获得更大的带宽，增加天线的辐射阻抗，避免方向图畸形，并使天线能够更加精确的确定物体的距离、远距离分辨多个相距较近的物体并提升毫米波天线的适用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请实施例1提供的一种毫米波天线结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是本申请实施例2提供的一种毫米波天线结构示意图；
图4是图3中B处的局部放大示意图；
图5是本申请实施例3提供的一种毫米波天线结构示意图；
图6是图5中C处的局部放大示意图；
图7是本申请实施例4提供的一种毫米波天线结构示意图；
图8是图7中D处的局部放大示意图；
图9是本申请实施例5提供的一种毫米波天线结构示意图；
图10是图9中E处的局部放大示意图；
图11是本申请实施例1提供的天线仿真的反射系数S11曲线；
图12是本申请实施例1提供的天线在75.2GHz时的仿真方向图；
图13是本申请实施例1提供的天线在78GHz时的仿真方向图；
图14是本申请实施例1提供的天线在79.43GHz时的仿真方向图；
图15是本申请实施例1提供的天线的增益曲线；
图16是本申请实施例2提供的天线仿真的反射系数S11曲线；
图17是本申请实施例2提供的天线在76.15GHz时的仿真方向图；
图18是本申请实施例2提供的天线在78.25GHz时的仿真方向图；
图19是本申请实施例2提供的天线在79.75GHz时的仿真方向图；
图20是本申请实施例2提供的天线的增益曲线；
图21是本申请实施例3提供的天线仿真的反射系数S11曲线；
图22是本申请实施例3提供的天线在75.64GHz时的仿真方向图；
图23是本申请实施例3提供的天线在78.5GHz时的仿真方向图；
图24是本申请实施例3提供的天线在79.72GHz时的仿真方向图；
图25是本申请实施例3提供的天线的增益曲线；
图26是本申请实施例4提供的天线仿真的反射系数S11曲线；
图27是本申请实施例4提供的天线在75GHz时的仿真方向图；
图28是本申请实施例4提供的天线在76.5GHz时的仿真方向图；
图29是本申请实施例4提供的天线在79.21GHz时的仿真方向图；
图30是本申请实施例4提供的天线的增益曲线；
图31是本申请实施例5提供的天线仿真的反射系数S11曲线；
图32是本申请实施例5提供的天线在74.89GHz时的仿真方向图；
图33是本申请实施例5提供的天线在77.5GHz时的仿真方向图；
图34是本申请实施例5提供的天线在79.28GHz时的仿真方向图；
图35是本申请实施例5提供的天线的增益曲线；
附图标记：10-基板，20-辐射单元，30-阻抗匹配结构，40-馈电结构，50-负载，201-馈线，202-第一耦合贴片，203-寄生体，204-第一间隙，205-第二间隙，206-第二耦合贴片，2031-第一寄生贴片，2032-第二寄生贴片，2033-第三寄生贴片，2034-第三间隙。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
申请人发现，智能辅助驾驶正在不断发展，其中ADAS（高级驾驶辅助系统）起着不可或缺的作用。ADAS可通过最大限度降低人为错误来提高道路交通安全性。一些ADAS 系统会在出现不安全的路况时（例如驾驶员盲点处出现一辆车，导致变道可能发生危险时）发出警示，从而强制驾驶员执行安全驾驶习惯。还有一些ADAS系统实现了驾驶行为的自动化，如通过自主紧急制动避免碰撞。
在整个ADAS系统中毫米波雷达作为主要的传感器起着至关重要的作用。毫米波雷达具有频带宽、波长短、波束窄、重量轻、分辨力强和穿透性强等特点。与微波相比，毫米波雷达分辨力高，结构轻便小巧；与红外和可见光相比，毫米波雷达穿透性更强，受气候的影响较小，能保证雷达在雨雪暴风、烟尘等恶劣环境中正常检测，具有全天候全时工作的特性。毫米波雷达在汽车上的应用分为前向雷达和角雷达，前向雷达主要是用于自主紧急制动（AEB）和自适应巡航控制（ACC）的中远程雷达应用，角雷达（包括前向角雷达和后向角雷达）通常是短距离雷达，可满足盲区检测（BSD），变道辅助（LCA）和前后交通警报（F/RCTA）的要求。贴片天线因为其体积小、重量轻、低剖面、制造简单、成本低、易于集成以及易于实现双频、多频段操作等优点，所以现在市场上主流的毫米波雷达产品多采用微带贴片天线印刷在高频PCB板材上构成阵列天线来实现天线需求。一般采用串状贴片天线和梳状贴片天线居多，贴片天线阵元设计简单，且多个天线阵元之间一致性设计起来更容易。
贴片天线因为其体积小、重量轻、低剖面、制造简单、成本低、易于集成以及易于实现双频、多频段操作等优点，所以现在市场上主流的毫米波雷达产品多采用微带贴片天线印刷在高频PCB板材上构成阵列天线来实现天线需求。但微带天线属于谐振天线，其品质因数Q值较高，因而导致了微带贴片天线的带宽比较窄，相对带宽只有0.1%-2%，然而在实际雷达产品的应用当中很多场景都需要大的带宽，来提高雷达的距离分辨率，因此提升贴片天线的带宽就显得尤为重要。
鉴于此，本发明提供一种毫米波天线及电子设备，以解决如何更好地拓展天线的带宽的技术问题。
实施例1
参见图1和图2，本实施例提供一种毫米波天线，包括基板10和辐射单元20；基板10具有长度方向X和与长度方向X相交的宽度方向Y；辐射单元20设于基板10上；辐射单元20包括位于同一层的馈线201、多个第一耦合贴片202和多个寄生体203；馈线201沿长度方向X设置；多个第一耦合贴片202沿长度方向X排布在馈线201的两侧，且第一耦合贴片202的一端与馈线201连接，第一耦合贴片202远离馈线201的一端沿宽度方向Y延伸；多个寄生体203与多个第一耦合贴片202间隔设置，且每个第一耦合贴片202沿长度方向X相背离的两侧设置寄生体203；寄生体203与馈线201之间具有第一间隙204，寄生体203与第一耦合贴片202之间具有第二间隙205；其中，第一间隙204在宽度方向Y上具有最大尺寸D1mm，第二间隙205在长度方向X上具有最大尺寸D2mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5。
其中，本申请的毫米波天线中，第一耦合贴片202之间是沿长度方向X阵列排布的，且第一耦合贴片202沿馈线201的两侧交叉排布；第一耦合贴片202与馈线201直接相连，由馈线201直接馈电，为主要辐射的贴片结构，其长度主要影响谐振频率，宽度影响阻抗且对谐振频率也有轻微的影响。第一耦合贴片202的宽度可以理解为第一耦合贴片202在长度方向X上的最大尺寸，为了实现对谐振频率的全面覆盖，第一耦合贴片202的宽度根据道尔夫-切比雪夫分布来确定，具体的，由图1可以看出，图1中的第一耦合贴片202从左至右排列，各第一耦合贴片202的宽度在中间的最宽，其它第一耦合贴片202的宽度由中间向两边递减，通过以上的设置可以使辐射单元20的布局更灵活，适用性更广。进一步参见图2，在第一耦合贴片202的两侧分别设置一组寄生体203，寄生体203用于与第一耦合贴片202耦合，从而提升天线的性能，其中，为了精确调节出更大的带宽范围，需要对第一间隙204和第二间隙205的尺寸进行限定，当满足0.33≤D1/D2≤2.5的范围时，可以使天线获得更大的带宽，增加天线的辐射阻抗，避免方向图畸形，并使天线能够更加精确的确定物体的距离、远距离分辨多个相距较近的物体并提升毫米波天线的适用性，这是因为在上述的范围寄生贴片可以获得较好的耦合激励从而使寄生贴片可以产生不同的谐振频率从而拓宽整个天线阵列的频带范围。当不满足上述的范围时，当间距的尺寸（D1或D2）过小，会导致加工精度无法达到设计的尺寸或者无法加工的问题都会导致带宽拓展出现问题，当间距的尺寸（D1或D2）过大，会导致寄生贴片耦合效果变差无法产生较好的辐射效果导致拓展带宽效果变差，因此只有在上述范围内，才能达到较好的拓展带宽的效果。
进一步的，毫米波天线进一步满足：0.1≤D1≤0.25。例如，D1可以是0.1、0.15、0.2、0.25中的任意一值或任意两值之间的范围。
进一步的，毫米波天线进一步满足：0.1≤D2≤0.3。例如，D2可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3中的任意一值或任意两值之间的范围。
在一些实施例中，参见图2，寄生体203包括沿长度方向X间隔设置的第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032；第一寄生贴片2031与第一耦合贴片202间隔，以形成第二间隙205；第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032与馈线201间隔，以形成第一间隙204；第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032沿宽度方向Y延伸，第一寄生贴片2031在宽度方向Y上具有最大长度L1mm，第二寄生贴片2032在宽度方向Y具有最大长度L2mm，第一耦合贴片202在宽度方向Y具有最大长度L3mm，满足：L2＜L1＜L3。
可以理解的是，第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032在宽度方向Y上的最大长度将直接影响天线的谐振频率，当满足L2＜L1＜L3时，在远离第一耦合贴片202的方向上，寄生贴片的长度逐渐递减，这样设置可以进一步起到两个寄生贴片产生不同谐振频率的作用从而达到拓展带宽的效果。
在一些实施例中，第一寄生贴片2031沿第一耦合贴片202在宽度方向Y的中轴线对称设置，通过对称设置，可以更有利于提高天线方向图的对称性防止天线方向图产生畸变。
在一些实施例中，第二寄生贴片2032沿第一耦合贴片202在宽度方向Y的中轴线对称设置，通过对称设置，可以更有利于提高天线方向图的对称性防止天线方向图产生畸变。
在一些实施例中，第一寄生贴片2031、第二寄生贴片2032和第一耦合贴片202中的至少两者沿宽度方向Y平行设置。可以理解的是，第一寄生贴片2031、第二寄生贴片2032和第一耦合贴片202之间的平行是指完全平行或几乎完全平行，例如，在完全平行的5°范围内都算作平行。通过平行设置可以有利与天线覆盖更多的频段，使得天线的波束更窄，增益更强。
在一些实施例中，进一步参见图2，第一寄生贴片2031与第二寄生贴片2032之间具有第三间隙2034，第三间隙2034在长度方向X上具有最大尺寸D3，满足：D3≤D2。为了增强第二寄生贴片2032受到的耦合效果，D3的尺寸要小于D2，从而更好地发挥第二寄生贴片2032拓展带宽的作用。可以理解的是，第三间隙2034的存在更有利产生不同的谐振频率从而拓展带宽，特别是当满足D3≤D2时，由于间隙的尺寸直接影响耦合强弱，因此在上述范围下使得第二寄生贴片2032可以具有更优的耦合效果产生辐射。其中，D3的范围是0.1~0.3mm。
在一些实施例中，进一步参见图1，还包括：阻抗匹配结构30、馈电结构40和负载50，阻抗匹配结构30设于基板10上，阻抗匹配结构30与馈线201的一端连接；馈电结构40设于基板10上，馈电结构40与阻抗匹配结构30远离馈线201的一端连接；负载50设于基板10上，负载50与馈线201远离阻抗匹配结构30的一端连接。其中，馈线201用来连接阻抗匹配结构30和各个辐射单元20，阻抗匹配结构30用来调节整个天线的阻抗，馈电结构40为欧姆阻抗微带线，一端与芯片发射机和接收机的端口相连接，另一端与天线的阻抗匹配结构30相连接，从而完成对天线的激励，使天线可以辐射；负载50的宽度与馈线201相同，通过调节其长度和宽度来调节阻抗，从而使天线获得一个较大的带宽。
在一些实施例中，本申请所指的长度方向X和宽度方向Y为附图1中箭头所示的方向，优选的，长度方向X和宽度方向Y之间为相互垂直的。
在一些实施例中，基板10可以为高频板材，该板材的特性影响天线的谐振频率以及带宽。
在一些实施例中，辐射单元20通过印刷形成在基板10上，辐射单元20为一层金属图层，金属材料一般选用金属铜，厚度为0.035mm。
在一些实施例中，在基板10远离辐射单元20的一侧设有地层，通常选择金属铜作为地层的材料，厚度为0.018mm。
本实施例中，各辐射单元20中的寄生体203均为耦合馈电方式，即第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032为独立的结构，彼此不与其它结构连接，其仿真结果如图11-图15所示，经过验证，本实施例提出的毫米波天线拥有大带宽、体积小、易于集成等特点。
图11为本实施例天线仿真的反射系数S11曲线，由图可知，本实施例的天线阵列的工作频带在75.2GHz-79.43GHz。图12为本实施例天线阵列在75.2GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.17dBi，方位面3dB波束宽度为58.92°，俯仰面波束指向为-1°，俯仰面3dB波束宽度为16.45°。图13为本实施例天线阵列在78GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.92dBi，方位面3dB波束宽度为57.18°，俯仰面波束指向为1°，俯仰面3dB波束宽度为15.82°。图14为本实施例天线在79.43GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.28dBi，方位面3dB波束宽度为56.01°，俯仰面波束指向为3°，俯仰面3dB波束宽度为16.53°。图15为本实施例天线的增益曲线，展示了各个频率下仿真方向图的最大增益值，在带宽频率范围内，最大增益无较大波动。
实施例2
进一步参见图3和图4，本实施例提供了一种毫米波天线，其结构与实施例1相似，不同之处在于，天线结构中还包括第二耦合贴片206，第二耦合贴片206位于第一间隙204内，第二耦合贴片206沿长度方向X延伸，第二耦合贴片206的一端与第一寄生贴片2031连接，第二耦合贴片206的另一端与第一耦合贴片202连接。
可以理解的是，通过设置第二耦合贴片206可以进一步调节阻抗，以实现天线带宽的增加。第二耦合贴片206的设置使得第一寄生贴片2031馈电方式变成直接耦合，耦合的方式可以根据实际需要进行优调。
本实施例中，部分第一寄生贴片2031通过第二耦合贴片206与第一耦合贴片202直接耦合，参见图16-图20，经过验证，本实施例提出的毫米波天线拥有大带宽、体积小、易于集成等特点。
图16为本实施例天线仿真的反射系数S11曲线，本实施例天线阵列在工作频带在76.15GHz-79.75GHz。图17为本实施例天线阵列在76.15GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.55dBi，方位面3dB波束宽度为60.62°，俯仰面波束指向为-1°，俯仰面3dB波束宽度为15.13°。图18为本实施例天线阵列在78.25GHz时的仿真方向图，其中最大增益为15.1dBi，方位面3dB波束宽度为59.28°，俯仰面波束指向为1°，俯仰面3dB波束宽度为14.76°。图19为本实施例天线阵列在79.75GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.45dBi，方位面3dB波束宽度为52.45°，俯仰面波束指向为4°，俯仰面3dB波束宽度为15.1°。图20为本实施例天线的增益曲线，展示了各个频率下仿真方向图的最大增益值，在带宽频率范围内，最大增益无较大波动。
实施例3
进一步参见图5和图6，本实施例提供了一种毫米波天线，其结构与实施例1相似，不同之处在于，寄生体203还包括第三寄生贴片2033，第三寄生贴片2033位于第三间隙2034内，第三寄生贴片2033沿长度方向X延伸，第三寄生贴片2033的一端与第一寄生贴片2031连接，第三寄生贴片2033的另一端与第二寄生贴片2032连接。
可以理解的是，通过设置第三寄生贴片2033，使第二寄生贴片2032处于直接被第一寄生贴片2031激励的状态可以进一步提高第二寄生贴片2032的辐射能力，第三寄生贴片2033与第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032连接后，使得寄生体203形成为U形结构，该结构的寄生体可以提升第二寄生贴片受到的激励，从而更好的发挥寄生贴片拓展带宽的性能。
本实施例中，寄生体203中的第一寄生贴片2031、第二寄生贴片2032和第三寄生贴片2033均为耦合馈电方式，且通过第三寄生贴片2033连接后，贴片宽度和间隔都应大于等于0.1mm。参见图21-图25，经过验证，本实施例提出的毫米波天线拥有大带宽、体积小、易于集成等特点。
图21为本实施例天线仿真的反射系数S11曲线，本实施例天线阵列在工作频带在75.64GHz-79.72GHz。图22为本实施例天线阵列在75.64GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.12dBi，方位面3dB波束宽度为59.42°，俯仰面波束指向为-2°，俯仰面3dB波束宽度为17.49°。图23为本实施例天线阵列在78.5GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.56dBi，方位面3dB波束宽度为59.22°，俯仰面波束指向为1°，俯仰面3dB波束宽度为16.39°。图24为本实施例天线阵列在79.72GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.97dBi，方位面3dB波束宽度为56.26°，俯仰面波束指向为3°，俯仰面3dB波束宽度为16.62°。图25为本实施例天线的增益曲线，展示了各个频率下仿真方向图的最大增益值，在带宽频率范围内，最大增益无较大波动。
实施例4
进一步参见图7和图8，本实施例提供了一种毫米波天线，其结构与实施例1相似，不同之处在于，寄生体203的结构与实施例1不同。
寄生体203包括第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032，第一寄生贴片2031沿宽度方向Y延伸，第二寄生贴片2032的一端与第一寄生贴片2031靠近馈线201的一端连接，第二寄生贴片2032远离第一寄生贴片2031的一端沿长度方向X延伸；第一寄生贴片2031与第一耦合贴片202间隔，以形成第二间隙205；第二寄生贴片2032与馈线201间隔，以形成第一间隙204。
可以理解的是，本申请的第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032连接形成L形，由于第一间隙204和第二间隙205的存在，使得天线具有一个相对更大的带宽。
本实施例中，第一寄生贴片2031和第二寄生贴片2032均为耦合馈电方式，由于寄生体为L形，L形结构中与第一耦合贴片202平行方向的长度主要影响谐振频率，与第一耦合贴片202垂直方向的长度起到微调谐振频率的作用，L形贴片的宽度应大于等于0.1mm。参见图26-图30，经过验证，本实施例提出的毫米波天线拥有大带宽、体积小、易于集成等特点。
图26为本实施例天线仿真的反射系数S11曲线，本实施例天线阵列在工作频带在75.01GHz-79.21GHz。图27为本实施例天线阵列在75GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.31dBi，方位面3dB波束宽度为58.36°，俯仰面波束指向为-3°，俯仰面3dB波束宽度为17.34°。图28为本实施例天线阵列在76.5GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.77dBi，方位面3dB波束宽度为60.19°，俯仰面波束指向为0°，俯仰面3dB波束宽度为16.18°。图29为本实施例天线阵列在79.21GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.94dBi，方位面3dB波束宽度为55.37°，俯仰面波束指向为3°，俯仰面3dB波束宽度为16.42°。图30为本实施例天线的增益曲线，展示了各个频率下仿真方向图的最大增益值，在带宽频率范围内，最大增益无较大波动。
实施例5
进一步参见图9和图10，本实施例提供了一种毫米波天线，其结构与实施例1相似，不同之处在于，寄生体203的结构与实施例1不同。
寄生体203包括两组平行设置的第一寄生贴片2031和两组平行设置的第二寄生贴片2032；第一寄生贴片2031沿宽度方向Y延伸，第二寄生贴片2032沿长度方向X延伸，第一寄生贴片2031与第二寄生贴片2032依次首尾连接围合成环形；第一寄生贴片2031与第一耦合贴片202间隔，以形成第二间隙205；第二寄生贴片2032与馈线201间隔，以形成第一间隙204。
可以理解的是，本申请的寄生体203为矩形环结构，矩形环中长边对应第一寄生贴片2031，短边对应第二寄生贴片2032，由于第一间隙204和第二间隙205的存在，使得天线具有一个相对更大的带宽。
本实施例中，第一寄生贴片2031与第二寄生贴片2032均为耦合馈电方式，矩形环的外边长影响着整个寄生单元的谐振频率，矩形环内部矩形缝隙的大小可根据需求适当调整，矩形环的环边宽度应大于等于0.1mm。参见图31-图35，经过验证，本实施例提出的毫米波天线拥有大带宽、体积小、易于集成等特点。
图31为本实施例天线仿真的反射系数S11曲线，本实施例天线阵列在工作频带在74.89GHz-79.28GHz。图32为本实施例天线阵列在74.89GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.5dBi，方位面3dB波束宽度为59.59°，俯仰面波束指向为-2°，俯仰面3dB波束宽度为17.10°。图33为本实施例天线阵列在77.5GHz时的仿真方向图，其中最大增益为14.9dBi，方位面3dB波束宽度为59.94°，俯仰面波束指向为2°，俯仰面3dB波束宽度为16.15°。图34为本实施例天线阵列在79.28GHz时的仿真方向图，其中最大增益为13.96dBi，方位面3dB波束宽度为48.15°，俯仰面波束指向为6°，俯仰面3dB波束宽度为15.98°。图35为本实施例天线的增益曲线，展示了各个频率下仿真方向图的最大增益值，在带宽频率范围内，最大增益无较大波动。
在一些实施例中，本申请的毫米波天线可以用于与便携式移动终端等其它电子设备中。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本发明实施例所提供的一种毫米波天线及电子设备进行了详细介绍，并应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种毫米波天线，其特征在于，包括：
基板（10），所述基板（10）具有长度方向X和与所述长度方向X相交的宽度方向Y；
辐射单元（20），所述辐射单元（20）设于所述基板（10）上；所述辐射单元（20）包括位于同一层的馈线（201）、多个第一耦合贴片（202）和多个寄生体（203）；所述馈线（201）沿所述长度方向X设置；所述多个第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X排布在所述馈线（201）的两侧，且所述第一耦合贴片（202）的一端与所述馈线（201）连接，所述第一耦合贴片（202）远离所述馈线（201）的一端沿所述宽度方向Y延伸；所述多个寄生体（203）与所述多个第一耦合贴片（202）间隔设置，且每个所述第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X相背离的两侧设置所述寄生体（203）；所述寄生体（203）与所述馈线（201）之间具有第一间隙（204），所述寄生体（203）与所述第一耦合贴片（202）之间具有第二间隙（205）；
所述寄生体（203）包括沿所述长度方向X间隔设置的第一寄生贴片（2031）和第二寄生贴片（2032）；所述第一寄生贴片（2031）与所述第一耦合贴片（202）间隔，以形成所述第二间隙（205）；
还包括第二耦合贴片（206），所述第二耦合贴片（206）位于所述第二间隙（205）内，所述第二耦合贴片（206）沿所述长度方向X延伸，所述第二耦合贴片（206）的一端与所述第一寄生贴片（2031）连接，所述第二耦合贴片（206）的另一端与所述第一耦合贴片（202）连接；
其中，所述第一间隙（204）在所述宽度方向Y上具有最大尺寸D1 mm，所述第二间隙（205）在所述长度方向X上具有最大尺寸D2 mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5。
2.根据权利要求1所述的毫米波天线，其特征在于，毫米波天线进一步满足：0.1≤D1≤0.25；和/或，0.1≤D2≤0.3。
3.根据权利要求1所述的毫米波天线，其特征在于，所述第一寄生贴片（2031）和第二寄生贴片（2032）与所述馈线（201）间隔，以形成所述第一间隙（204）；所述第一寄生贴片（2031）和所述第二寄生贴片（2032）沿所述宽度方向Y延伸，所述第一寄生贴片（2031）在所述宽度方向Y上具有最大长度L1 mm，所述第二寄生贴片（2032）在所述宽度方向Y具有最大长度L2 mm，所述第一耦合贴片（202）在所述宽度方向Y具有最大长度L3 mm，满足：L2＜L1＜L3。
4.根据权利要求3所述的毫米波天线，其特征在于，所述第一寄生贴片（2031）沿所述第一耦合贴片（202）在所述宽度方向Y的中轴线对称设置；和/或
所述第二寄生贴片（2032）沿所述第一耦合贴片（202）在所述宽度方向Y的中轴线对称设置；和/或
所述第一寄生贴片（2031）、所述第二寄生贴片（2032）和所述第一耦合贴片（202）中的至少两者沿所述宽度方向Y平行设置。
5.根据权利要求3所述的毫米波天线，其特征在于，所述第一寄生贴片（2031）与第二寄生贴片（2032）之间具有第三间隙（2034），所述第三间隙（2034）在所述长度方向X上具有最大尺寸D3，满足：D3≤D2。
6.一种毫米波天线，其特征在于，包括：基板（10），所述基板（10）具有长度方向X和与所述长度方向X相交的宽度方向Y；
辐射单元（20），所述辐射单元（20）设于所述基板（10）上；所述辐射单元（20）包括位于同一层的馈线（201）、多个第一耦合贴片（202）和多个寄生体（203）；所述馈线（201）沿所述长度方向X设置；所述多个第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X排布在所述馈线（201）的两侧，且所述第一耦合贴片（202）的一端与所述馈线（201）连接，所述第一耦合贴片（202）远离所述馈线（201）的一端沿所述宽度方向Y延伸；所述多个寄生体（203）与所述多个第一耦合贴片（202）间隔设置，且每个所述第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X相背离的两侧设置所述寄生体（203）；所述寄生体（203）与所述馈线（201）之间具有第一间隙（204），所述寄生体（203）与所述第一耦合贴片（202）之间具有第二间隙（205）；
其中，所述第一间隙（204）在所述宽度方向Y上具有最大尺寸D1 mm，所述第二间隙（205）在所述长度方向X上具有最大尺寸D2 mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5；
所述寄生体（203）包括沿所述长度方向X间隔设置的第一寄生贴片（2031）和第二寄生贴片（2032）；所述第一寄生贴片（2031）与所述第一耦合贴片（202）间隔，以形成所述第二间隙（205）；所述第一寄生贴片（2031）和第二寄生贴片（2032）与所述馈线（201）间隔，以形成所述第一间隙（204）；所述第一寄生贴片（2031）和所述第二寄生贴片（2032）沿所述宽度方向Y延伸，所述第一寄生贴片（2031）在所述宽度方向Y上具有最大长度L1 mm，所述第二寄生贴片（2032）在所述宽度方向Y具有最大长度L2 mm，所述第一耦合贴片（202）在所述宽度方向Y具有最大长度L3 mm，满足：L2＜L1＜L3；
所述第一寄生贴片（2031）与第二寄生贴片（2032）之间具有第三间隙（2034），所述第三间隙（2034）在所述长度方向X上具有最大尺寸D3，满足：D3≤D2；
所述寄生体（203）还包括：第三寄生贴片（2033），所述第三寄生贴片（2033）位于所述第三间隙（2034）内，所述第三寄生贴片（2033）沿所述长度方向X延伸，所述第三寄生贴片（2033）的一端与所述第一寄生贴片（2031）连接，所述第三寄生贴片（2033）的另一端与所述第二寄生贴片（2032）连接。
7.一种毫米波天线，其特征在于，包括：基板（10），所述基板（10）具有长度方向X和与所述长度方向X相交的宽度方向Y；
辐射单元（20），所述辐射单元（20）设于所述基板（10）上；所述辐射单元（20）包括位于同一层的馈线（201）、多个第一耦合贴片（202）和多个寄生体（203）；所述馈线（201）沿所述长度方向X设置；所述多个第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X排布在所述馈线（201）的两侧，且所述第一耦合贴片（202）的一端与所述馈线（201）连接，所述第一耦合贴片（202）远离所述馈线（201）的一端沿所述宽度方向Y延伸；所述多个寄生体（203）与所述多个第一耦合贴片（202）间隔设置，且每个所述第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X相背离的两侧设置所述寄生体（203）；所述寄生体（203）与所述馈线（201）之间具有第一间隙（204），所述寄生体（203）与所述第一耦合贴片（202）之间具有第二间隙（205）；
其中，所述第一间隙（204）在所述宽度方向Y上具有最大尺寸D1 mm，所述第二间隙（205）在所述长度方向X上具有最大尺寸D2 mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5；
所述寄生体（203）包括第一寄生贴片（2031）和第二寄生贴片（2032），所述第一寄生贴片（2031）沿所述宽度方向Y延伸，所述第二寄生贴片（2032）的一端与所述第一寄生贴片（2031）靠近所述馈线（201）的一端连接，所述第二寄生贴片（2032）远离所述第一寄生贴片（2031）的一端沿所述长度方向X延伸；所述第一寄生贴片（2031）与所述第一耦合贴片（202）间隔，以形成所述第二间隙（205）；所述第二寄生贴片（2032）与所述馈线（201）间隔，以形成所述第一间隙（204）。
8.一种毫米波天线，其特征在于，包括：基板（10），所述基板（10）具有长度方向X和与所述长度方向X相交的宽度方向Y；
辐射单元（20），所述辐射单元（20）设于所述基板（10）上；所述辐射单元（20）包括位于同一层的馈线（201）、多个第一耦合贴片（202）和多个寄生体（203）；所述馈线（201）沿所述长度方向X设置；所述多个第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X排布在所述馈线（201）的两侧，且所述第一耦合贴片（202）的一端与所述馈线（201）连接，所述第一耦合贴片（202）远离所述馈线（201）的一端沿所述宽度方向Y延伸；所述多个寄生体（203）与所述多个第一耦合贴片（202）间隔设置，且每个所述第一耦合贴片（202）沿所述长度方向X相背离的两侧设置所述寄生体（203）；所述寄生体（203）与所述馈线（201）之间具有第一间隙（204），所述寄生体（203）与所述第一耦合贴片（202）之间具有第二间隙（205）；
其中，所述第一间隙（204）在所述宽度方向Y上具有最大尺寸D1 mm，所述第二间隙（205）在所述长度方向X上具有最大尺寸D2 mm，满足：0.33≤D1/D2≤2.5；
所述寄生体（203）包括两组平行设置的第一寄生贴片（2031）和两组平行设置的第二寄生贴片（2032）；所述第一寄生贴片（2031）沿所述宽度方向Y延伸，所述第二寄生贴片（2032）沿所述长度方向X延伸，所述第一寄生贴片（2031）与所述第二寄生贴片（2032）依次首尾连接围合成环形；所述第一寄生贴片（2031）与所述第一耦合贴片（202）间隔，以形成所述第二间隙（205）；所述第二寄生贴片（2032）与所述馈线（201）间隔，以形成所述第一间隙（204）。
9.根据权利要求1所述的毫米波天线，其特征在于，还包括：
阻抗匹配结构（30），所述阻抗匹配结构（30）设于所述基板（10）上，所述阻抗匹配结构（30）与所述馈线（201）的一端连接；
馈电结构（40），所述馈电结构（40）设于所述基板（10）上，所述馈电结构（40）与所述阻抗匹配结构（30）远离所述馈线（201）的一端连接；
负载（50），所述负载（50）设于所述基板（10）上，所述负载（50）与所述馈线（201）远离所述阻抗匹配结构（30）的一端连接。
10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的毫米波天线。
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