CN116686168A - 透明天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种透明天线及通信系统，属于通信技术领域。本公开的透明天线，其包括：介质层，具有沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；第一导电层，设置在所述介质层的第一表面上；所述第一导电层包括至少一条第一馈线和至少一条第二馈线；第二导电层，设置在所述介质层的第二表面上；所述第二导电层上具有至少一个第一开口；其中，一个所述第一开口在所述介质层上的正投影的轮廓，与一条所述第一馈线和一条所述第二馈线在所述介质层上的正投影相交，且所述第一馈线和所述第二馈线在所述介质层上的正投影延伸至所述第一开口在所述介质层的正投影内；所述第一馈线和所述第二馈线的馈电方向不同。
Description
本公开属于通信技术领域，具体涉及一种透明天线及通信设备。
5G CPE(Customer Premise Equipmentustomer)，直译为5G客户终端设备，，实际是一种接收室外基站发送来的5G移动通信信号，并将其转化为室内WiFi信号，最后接入移动终端使用的5G信号转WiFi信号的转换设备。传统5G CPE天线采用±45°双极化的偶极子天线，为提高偶极子天线的辐射增益，通常偶极子天线的辐射单元与反面需要拉开四分之一波长间距以达到良好的反射特性。因此，传统偶极子天线作为5G CPE的接收天线其高度往往较高，导致CPE整机尺寸变大。然而，对于日益要求移动通信设备小型化的今天，降低天线高度必然是一大开发难点。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种透明天线及天线设备。
第一方面，本公开实施例提供一种透明天线，其包括：
介质层，具有沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；
第一导电层，设置在所述介质层的第一表面上；所述第一导电层包括至少一条第一馈线和至少一条第二馈线；
第二导电层，设置在所述介质层的第二表面上；所述第二导电层上具有至少一个第一开口；其中，
一个所述第一开口在所述介质层上的正投影的轮廓，与一条所述第一馈线和一条所述第二馈线在所述介质层上的正投影相交，且所述第一馈线和所述第二馈线在所述介质层上的正投影延伸至所述第一开口在所述介质层的正投影内；所述第一馈线和所述第二馈线的馈电方向不同。
其中，所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一者包括金属网格结 构。
其中，所述第一开口的数量为多个，所述第一馈线和所述第二馈线均与所述第一开口一一对应设置；各个所述第一开口的中心在一条直线上，且各个所述第一开口的中心的连线为第一线段；多条所述第一馈线与多条第二馈线以所述第一线段的延伸线为对称轴对称设置。
其中，所述第一开口的轮廓为平行四边形；所述第一馈线和所述第一开口在所述介质层上的正投影的交点为第一交点，所述第二馈线和所述第一开口在所述介质层上的正投影的交点为第二交点；
对于任一所述第一开口在所述介质层上的正投影，所述第一交点和所述第二交点的连线与所述第一开口的一条对角线平行。
其中，所述第一交点和所述第二交点的连线为第二线段；所述第二线段与所述第一开口的对角线中与之平行的一者的长度比为0.4～0.9。
其中，所述第一馈线和所述第二馈线在所述介质层上的正投影，位于所述第一开口在所述介质层的正投影内的部分的线长均为1/4λ。
其中，所述第一馈线和所述第二馈线中至少一者为微带线，且所述第一馈线和所述第二馈线中的一者的馈电方向为垂直方向，另一者为水平方向。
其中，所述透明天线还包括：第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构均位于所述介质层的第二表面上，且所述第一馈电结构与所述第一馈线电连接，所述第二馈电结构与所述第二馈线电连接。
其中，所述第一导电层包括所述第一馈电结构和所述第二馈电结构。
其中，所述第一开口的数量为2
n个，所述第一馈电结构包括n级第三馈线，所述第二馈电结构包括n级第四馈线；
位于第1级的一个所述第三馈线连接两个相邻的所述第一馈线，且位于第1级的不同的所述第三馈线所连接的所述第一馈线不同；位于第m级的一个所述第三馈线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第三馈线，位于第m级的不同的所述第三馈线所连接的位于第m-1级的所述第三馈线不同；
位于第1级的一个所述第四馈线连接两个相邻的所述第二馈线，且位于第1级的不同的所述第四馈线所连接的所述第二馈线不同；位于第m级的一个所述第四馈线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第四馈线，位于第m级的不同的所述第四馈线所连接的位于第m-1级的所述第四馈线不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数；
所述第三馈线和所述第四馈线至少之一为微带线。
其中，所述透明天线还包括：第一连接器和第二连接器；所述第一连接器与第n级所述第三馈线电连接；所述第二连接器与第n级所述第四馈线电连接。
其中，所述介质层为单层结构，其材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层；
所述第一导电层设置在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述第二层电极设置在第二子介质层背离所述第一粘结层的一侧。
其中，所述第一子介质层和/或所述第二子介质层的材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、支撑层、第二粘结层、第二子介质层；所述第一导电层设置在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述第二层电极设置在第二子介质层背离所述第一粘结层的一侧。
其中，所述支撑层的材料包括聚碳酸酯塑料、环烯烃聚合物塑料、亚克力/有机玻璃中的任意一种。
其中，所述第一子介质层和/或所述第二子介质层的材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
其中，还包括壳体；所述介质层设置在所述壳体的中空空间内。
第二方面，本公开实施例提供一种通信系统，其包括上述任一所述的透明天线。
其中，所述通信系统还包括：
收发单元，用于发送信号或接收信号；
射频收发机，与所述收发单元相连，用于调制所述收发单元发送的信号，或用于解调所述透明天线接收的信号后传输给所述收发单元；
信号放大器，与所述射频收发机相连，用于提高所述射频收发机输出的信号或所述透明天线接收的信号的信噪比；
功率放大器，与所述射频收发机相连，用于放大所述射频收发机输出的信号或所述透明天线接收的信号的功率；
滤波单元，与所述信号放大器、所述功率放大器均相连，且与所述透明天线相连，用于将接收到的信号进行滤波后发送给所述天线，或对所述透明天线接收的信号滤波。
图1为本公开实施例的透明天线的一种截面图。
图2为本公开实施例的透明天线的装配图。
图3为本公开实施例的透明天线在第一视角下的俯视图(正面)。
图4为本公开实施例的透明天线在第二视角下的俯视图(反面)。
图5为本公开实施例的透明天线的另一种截面图。
图6为本公开实施例的透明天线的再一种截面图。
图7为本公开实施例的透明天线中第一馈线、第二馈线和与之对应的第一开口的位置关系示意图。
图8为本公开实施例的透明天线中的金属网格的局部示意图。
图9为本公开实施例的透明天线在自由空间内的驻波比示意图。
图10为本公开实施例的透明天线在自由空间内的隔离度示意图。
图11为本公开实施例中的透明天线在自由空间内的增益示意图.
图12为本公开实施例中的透明天线在自由空间内的水平及垂直方向的示意图。
图13本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的驻波比示意图。
图14本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的隔离度示意图。
图15本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的增益示意图。
图16为本公开实施例中的透明天线贴附不同厚度的玻璃窗后的增益变化示意图。
图17为本公开实施例的透明天线安装在玻璃窗上的示意图。
图18为本公开实施例的一种通信系统的示意图。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
第一方面，图1为本公开实施例的透明天线的一种截面图；图2为本公开实施例的透明天线的装配图；图3为本公开实施例的透明天线在第一视角下的俯视图(正面)；图4为本公开实施例的透明天线在第二视角下的俯视 图(反面)；结合图1-4所示，本公开实施例提供一种透明天线，其包括介质层1、第一导电层2和第二导电层3。其中，介质层1包括沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；第一导电层2设置在介质层1的第一表面上，第二导电层3设置在介质层1的第二表面上。
具体的，第一导电层2包括至少一条第一馈线21和至少一条第二馈线22，且第一馈线21和第二馈线22的馈电方向不同。第二电极层上具有至少一个第一开口31。其中，对于一个第一开口31，其在介质层1上的正投影的轮廓与一条第一馈线21和第一条第二馈线22在介质层1上的正投影相交。例如：当第一开口31为多个时，第一开口31与第一馈线21和第二馈线22一一对应设置，也即第一开口31、第一馈线21和第二馈线22的数量相同。而且在本公开实施例中，第一馈线21和第二馈线22在介质层1上的正投影与第一开口31在介质层1的正投影的轮廓相交，而且第一馈线21和第二馈线22在介质层1上的正投影延伸至第一开口31在介质层1的正投影内。需要说明的是，第二电极层可以为接地电极层，也即第二电极层被写入的电位为地电位。
在本公开实施例中，第一馈线21和第二馈线22的馈电方向不同。例如：第一馈线21和第二馈线22中的一者的馈电方向为垂直方向，另一者则为水平方向。在此需要说明的是，第一馈线21的馈电方向是对第一微波信号的输入端进行激励馈入的方向；第二馈线22的馈电方向是对第二微波信号的输入端进行激励馈入的方向。可以理解的是，水平方向和垂直方向是相对概念，也即当第一馈线21的馈电方向为垂直方向，第二馈线22的馈电方向为水平方向，否则反之。
在本公开实施例的透明天线中，第二电极层上的一个第一开口31对应设置一条第一馈线21和一条第二馈线22，用于对微波进行传输，且第一馈线21和第二馈线22的馈电方向不同，故本公开实施例透明天线为一种双极化天线。
在一些示例中，如图1所示，本公开实施例的透明天线的介质层1可以为单层结构，该介质层1的材料可以采用为柔性材料，也可以采用硬质材料。 例如：介质层1的材料包括但不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate；PET)、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯塑料(Polycarbonate；PC)、环烯烃聚合物塑料(Copolymers of Cycloolefin；COP)或者亚克力/有机玻璃(Polymethyl Methacrylate；PMMA)等。第一粘结层13的材料可采用透明光学(OCA)胶。进一步的，第一导电层2设置在介质层1的第一表面(上表面)，第二导电层3设置在介质层1的第二表面(下表面)，在第一导电层2背离介质层1的表面可以设置保护层，例如：该保护层可以为具有自修复能力的透明防水涂层。当然，在第二导电层3背离介质层1的表面同样可以设置保护层，该保护层可以与第一导电层2背离介质层1的表面上设置的保护层的材质相同，故在此不再重复赘述。
在一些示例中，图5为本公开实施例的透明天线的另一种截面图；如图5所示，本公开实施例的透明天线的介质层1可以为复合膜层，其包括叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层13、第二子介质层12。其中，第一子介质层11背离第一粘结层13的表面用作介质层1的第一表面，也就是说，第一导电层2设置在第一子介质层11背离第一粘结层13的表面上。第二子介质层12背离第一粘结层13的表面用作介质层1的第二表面，也就是说，第二导电层3设置在第二子介质层12背离第二粘结层14的表面上。进一步的，与上述示例相同，在第一导电层2和第二导电层3背离第一粘结层13的表面均可以设置保护层，对此不再重复赘述。在一些示例中，第一子介质层11和第二子介质层12的材料均包括但不限于采用聚酰亚胺(PI)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质。第一粘结层13的材料可采用透明光学(OCA)胶。
在一些示例中，图6为本公开实施例的透明天线的再一种截面图；如图6所示，本公开实施例的透明天线的介质层1同样可以采用复合膜层，其包括叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层13、支撑层15、第二粘结层14、第二子介质层12。其中，第一子介质层11背离第一粘结层13的表面用作介质层1的第一表面，也就是说，第一导电层2设置在第一子介质层11背离第一粘结层13的表面上。第二子介质层12背离第一粘结层13的表面用作 介质层1的第二表面，也就是说，第二导电层3设置在第二子介质层12背离第二粘结层14的表面上。进一步的，与上述示例相同，在第一导电层2和第二导电层3背离第一粘结层13的表面均可以设置保护层，对此不再重复赘述。在一些示例中，第一子介质层11和第二子介质层12的材料均包括但不限于采用聚酰亚胺(PI)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质。第一粘结层13和第二粘结层14的材料可采用透明光学(OCA)胶。支撑层15的材料包括但不限于聚碳酸酯塑料(Polycarbonate；PC)、环烯烃聚合物塑料(Copolymers of Cycloolefin；COP)或者亚克力/有机玻璃(Polymethyl Methacrylate；PMMA)等。
在一些示例中，图7为本公开实施例的透明天线中第一馈线21、第二馈线22和与之对应的第一开口31的位置关系示意图；如图7所示，为提高透明天线的辐射效率，在本公开实施例中，对第一馈线21、第二馈线22和与之对应的第一开口31的位置关系进行设计。具体的，第一开口31的数量为多个，第一馈线21和所述第二馈线22均与第一开口31一一对应设置；各个第一开口31的中心在一条直线上，且各个第一开口31的中心的连线为第一线段S1；多条第一馈线21与多条第二馈线22以第一线段S1的延伸方向为对称轴对称设置。通过该种设置方式，不仅便于布线，有助于减小透明天线尺寸，而且还可以实现第一馈线21传输的第一微波信号和第二馈线22传输的微波信号的极化方向相差90°，例如：第一馈线21的极化方向为0°，第二馈线22的极化方向为90°；再例如：第一馈线21的极化方向为+45°，第二馈线22的极化方向为-45°等。
在一些示例中，对于第一开口31和与之对应的第一馈线21和第二馈线22，第一馈线21和第二馈线22在介质层1上的正投影位于第一开口31在介质层1上的正投影内的部分的线长均为1/4λ。需要说明的是，第一馈线21和第二馈线22在介质层1上的正投影位于第一开口31在介质层1上的正投影内的部分的线长的设计是为了阻抗匹配，以便更好的对微波信号进行传输，提高微波信号的传输效率，减小传输损耗。
在一些示例中，第二导电层3上的第一开口31的轮廓的形状可以为平 行四边形、圆形、椭圆形、三角形等。在本公开实施例中，对第一开口31的轮廓的形状并不进行限定，在以下描述中均以第一开口31的轮廓为平行四边形，具体为正方向形为例。以第一开口31和与之对应的第一馈线21和第二馈线22为例，第一馈线21和所述第一开口31在介质层1上的正投影的交点为第一交点，第二馈线22和第一开口31在所述介质层1上的正投影的交点为第二交点；对于任一第一开口31在介质层1上的正投影，第一交点和第二交点的连线与第一开口31的一条对角线平行。需要说明的是，第一馈线21和第二馈线22均为直线型的微带线。通过上述设置方式，可以实现极化方向相差90°的双极化天线。进一步的，第一交点和第二交点的连线为第二线段S2；该第二线段S2与第一开口31的对角线中与之平行的一者的长度比为S2:S3＝0.4～0.9，例如：S2:S3＝0.6。其中，第二线段S2的长度决定了第一馈线21和第二馈线22之间的距离，通过合理的设置第一馈线21和第二馈线22之间的距离，可以提高二者的隔离度，避免信号传输的干扰。
在一些示例中，本公开实施例中不仅包括上述结构，而且还包括第一馈电结构23和第二馈电结构24。其中，第一馈电结构23和第二馈电结构24均位于介质层1的第二表面上，且第一馈电结构23和第一馈线21电连接，被配置为第一馈线21进行馈电。第二馈电结构24和第二馈线22电连接，被配置为第二馈线22进行馈电。
进一步的，第一导电层2中包括第一馈电结构23和第二馈电结构24，也就是说，第一馈电结构23、第二馈电结构24、第一馈线21和第二馈线22四者同层设置，因此有助于透明天线的轻薄化，且方便制备。同时，由于第一馈电结构23、第二馈电结构24、第一馈线21和第二馈线22四者同层设置，故第一馈电结构23和第一馈线21可以为一体结构，第二馈电结构24和第二馈线22可以为一体结构。当然，第一馈电结构23和第一馈线21也可以分层设置，此时第一馈电结构23和第一馈线21则可以通过耦合的方式进行馈电；同理，第二馈电结构24和第二馈线22也可以分层设置，相应的第二馈电结构24和第二馈线22则可以通过耦合的方式进行馈电。
在一些示例中，参照图3，当第二电极层上的第一开口31的数量为2
n个，辐射结构的数量同样为2
n个，与此同时，第一馈电结构23中则包括n级第三馈线231，第二馈电结构24则包括n级第四馈线241。其中，第三馈线231和第四馈线241中至少之一为微带线，在本公开实施例中以第三馈线231和第四馈线241均为微带线为例。具体的，位于第1级的一个第三馈线231连接两个相邻的第一馈线21，且位于第1级的不同的第三馈线231所连接的第一馈线21不同；位于第m级的一个第三馈线231连接位于第m-1级的两个相邻的第三馈线231，位于第m级的不同的第三馈线231连接的位于第m-1级的第三馈线231不同；位于第1级的一个第四馈线241连接两个相邻的第二馈线22，且位于第1级的不同的第四馈线241所连接的第二馈线22不同；位于第m级的一个第四馈线241连接位于第m-1级的两个相邻的第四馈线241，位于第m级的不同的第四馈线241连接的位于第m-1级的第四馈线241不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数。
需要说明的是，在第一馈电结构23中，位于第1级的第三馈线231与第一馈线21连接的一端作为第一馈电结构23的第二馈电端口，位于第n级的第三馈线231不与位于第n-1级的第三馈线231连接的一端则作为第一馈电结构23的第一馈电端口。在第二馈电结构24中，位于第1级的第四馈线241与第二馈线22连接的一端作为第一馈电结构23的第二馈电端口，位于第n级的第四馈线241不与位于第n-1级的第四馈线241连接的一端则作为第二馈电结构24的第一馈电端口。
例如：以图2-4所示的透明天线为例，该透明天线的第二电极层包括4个第一开口31，也即，n＝2，第一馈电结构23采用一分二、二分四2级(3条)第三馈线231；第二馈电结构24为一分二、二分四2级(3条)第四馈线241。其中，位于第1级的一条第三馈线231连接从左至右方向上的第1条和第2条第一馈线21的馈电端，另一条第三馈线231连接从左至右方向上的第3条和第4条第一馈线21的馈电端；位于第2级的第三馈线231连接第1级的两条第三馈线231的馈电端。同样的，位于第1级的一条第四馈线241连接从上至下方向上的第1条和第2条第二馈线22的馈电端，另一 条第四馈线241连接从上至下方向上的第3条和第4条第二馈线22的馈电端；位于第2级的第四馈线241连接第1级的两条第四馈线241的馈电端。
在一些示例中，第一馈线21和第二馈线22的宽度相等或者大致相等；第三馈线231和第四馈线241的宽度相等或者大致相等。需要说明的是，本公开实施例中的大致相等是指两者之间差在预设范围内，例如：第一馈线21和第二馈线22的宽度之差不大于0.1mm，则认为第一馈线21和第二馈线22的宽度大致相等。进一步的，第一馈线21(或者第二馈线22)与第三馈线231(或者第四馈线241)的宽度比为0.2～0.5；例如：第一馈线21和第二馈线22的宽度在0.6mm左右；第三馈线231和第四馈线241的宽度在1.5mm；第一馈线21与第三馈线231的宽度比为0.6:1.5＝0.4。通常第一馈线21、第二馈线22、第三馈线231和第四馈线241同层设置且采用相同材料，此时通过合理的设置第一馈线21和第三馈线231的宽度比，以实现阻抗的匹配。
在一些示例中，第一导电层2和第二导电层3均可以采用金属网格结构。也即第一馈线21、第二馈线22、第三馈线231、第四馈线241和第二导电层3均可以采用金属网格结构。当第一馈线21、第二馈线22、第三馈线231、第四馈线241和第二导电层3均采用金属网格结构时，各个层金属网格结构的镂空部在介质层1上的投影完全重叠或者大致重叠。需要说明的是，本公开实施例中的大致重叠是指，两层金属网格结构的镂空部正投影的交错区域的宽度不大于1倍的线宽。通过该种设置方式，可以有效的提高天线的光学透过率。
进一步的，金属网格结构镂空部可以为三角形、菱形、正方形等。当第一导电层2和第二导电层3均采用金属网格结构时，二者的镂空部在介质层1上的正投影重合。通过该种设置方式，可以有效的提高透明天线的光线透过率。在本公开实施例中，所采用的各层金属网格结构的光线透过率在70％-88％左右。
在一个示例中，图8为本公开实施例的透明天线中的金属网格的局部示意图；如图8所示，金属网格结构可以包括交叉设置的多条第一金属线和多 条第二金属线，例如：第一金属线和第二金属线的延伸方向可以相互垂直，此时则形成正方向或者矩形镂空部。当然，金属网格的第一金属线和第二金属线的延伸方向可以非垂直设置，例如：第一金属线和第二金属线的延伸方向的夹角为45°，此时则形成菱形镂空部。在一些示例中，金属网格结构的第一金属线和第二金属线的线宽、线厚度和线间距优选均相同，当然也可以不相同。例如：第一金属线和第二金属线的线宽W1均为1-30μm左右、线间距W2为50-250μm左右；线厚度为0.5-10μm左右。在本公开实施例中金属网格结构可以通过包括但不限于压印或者刻蚀工艺形成在介质层1上。
在一些示例中，金属网格结构的第一金属线和第二金属线的端部可以连接在一起的，也即第一辐射部的外围为一闭环结构。在实际产品中，金属网格结构的第一金属线和第二金属线的端部也可以互不相连的，也即金属网格结构的外围呈辐射状。
在一些示例中，第一馈电结构23的第一馈电端口连接第一连接电极，作为第一馈电端；第二馈电结构24的第一馈电端口连接第二连接电极，作为第二馈电端。在一个示例中，第一连接电极和第二连接电极的材料包括但不限于铜，例如还可以采用铝、银等金属材料。在本公开实施例优选采用铜材质的连接电极，以此可以有效的降低射频信号的插损。
进一步的，参照图2-4，透明天线中不仅包括上述结构，还包括：第一连接器4和第二连接器5，第一连接器4和第二连接器5的结构可以相同。第一连接器4与第一馈电结构23电连接，例如：第一连接器4与第一馈电结构23的第一馈电端口电连接，具体可以与第一连接电极直接连接。第二连接器5与第二馈电结构24电连接，例如：第二连接器5与第二馈电结构24的第一馈电端口电连接，具体可以与第二连接电极直接连接。进一步的，第一连接器4和第二连接器5包括但不限于SMA(Small A Type)连接器。
在一些示例中，本公开实施例中的透明天线不仅包括上述结构，其还可以包括壳体6介质层1设置在壳体6的中空空间内。可以理解的是，由于第一导电层2和第二导电层3分别设置在介质层1的第一表面和第二表面上，故介质层1设置在壳体6内，相应的第一导电层2和第二导电层3也是在壳 体6内的。例如：壳体6包括相对设置的第一容纳部61和第二容纳部62，在第一容纳部61或者第二容纳部62的两相对侧壁上形成分别形成第一缺口和第二缺口，第一缺口和第二缺口的位置分别对应第一连接器4和第二连接器5。以第一容纳部61设置第一缺口和第二缺口为例，当介质层1设置在第一容纳部61内，第一连接器4卡在第一缺口位置，第二连接器5卡在第二缺口位置。第一容纳部61和第二容纳部62可以通过螺接的方式进行固定。例如：在第一容纳部61和第二容纳部62的侧壁的拐角位置设置螺纹孔，将螺钉紧固在螺纹孔内，以使二者固定连接。
进一步的，透明天线的壳体6的材质可以包括塑料，例如：聚碳酸酯塑料、环烯烃聚合物塑料或者亚克力/有机玻璃等。当壳体6与玻璃窗固定时，可以采用胶粘贴于玻璃窗上。
在一些示例中，本公开实施例中的第一导电层2和第二导电层3的材料均包括但不限于例如铜、银、铝等金属材料，在本公开实施例对此并不进行限定。
为了更清楚本公开实施例的透明天线结构以及效果。以下给出一种具体的透明天线结构。
参照图2-4、6，该透明天线的尺寸为240mm×80mm×8mm～280mm×100mm×12mm左右，例如：透明天线的尺寸为254mm×92.8mm×10mm(3.175λ
c×1.16λ
c×0.125λ
c；λ
c为中心频点波长)。其中，该透明天线包括介质层1，设置在介质层1第一表面上的第一导电层2、设置在介质层1第二表面上的第二导电层3和壳体6。介质层1包括第一子介质层11、第一粘结层13、支撑层15、第二粘结层14、第二子介质层12。第一导电层2设置在第一子介质层11背离第一粘结层13的一侧，其包括第一馈电结构23、第二馈电结构24、第一馈线21和第二馈线22。第二导电层3设置在第二子介质层12背离第二粘结层14的一侧，且第二导电层3具有多个第一开口31。第一开口31之间的间距在45mm～65mm左右，当透明天线的尺寸为254mm×92.8mm×10mm，第一开口31之间的间距可以设置为55mm(0.69λ
c)。其中，第一子介质层11、第一粘结层13、支撑层15、第二粘结层14、 第二子介质层12、第一馈电结构23、第二馈电结构24、第一馈线21、第二馈线22、第二导电层3和壳体6的形状、材质等均与上述描述相同，在此不再赘述。该透明天线的工作频率为N77波段(3.3GHz～4.2GHz)。
针对上述透明天线进行仿真实验获知：图9为本公开实施例的透明天线在自由空间内的驻波比示意图；如图9所示，本公开实施例的透明天线在N77波段具备低于1.75以下的驻波比特性。图10为本公开实施例的透明天线在自由空间内的隔离度示意图；如图10所示，本公开实施例的透明天线在N77波段具备高于12.5dB以上的隔离度特性，可提高端口间的信号抗串扰能力。图11为本公开实施例中的透明天线在自由空间内的增益示意图；如图11所示，本公开实施例的透明天线在N77波段具备8.33dBi～9.17dBi的增益特性，大大提高了天线的接收灵敏度。图12为本公开实施例中的透明天线在自由空间内的水平及垂直方向的示意图；如图12所示，本公开实施例的透明天线在中心频点下水平波束宽度为70°，垂直波束宽度为18°。可以看出的是，该透明天线在水平面方向上具备较广的信号覆盖范围，有利于信号的接收的范围。
将图2所示的透明天线贴附在玻璃窗内侧，此时透明天线的第二导电层3相较于第一导电层2更靠近玻璃窗。以玻璃窗采用单层玻璃，且玻璃的厚度为4mm为例。由于玻璃的引入，大量电磁能被高介常数的玻璃吸引，引起天线向玻璃内侧辐射的能量减小6dB，从而提高了天线的前后比特性。图13本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的驻波比示意图；如图13所示，本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的驻波比小于1.9，该透明天线依然具有较优的匹配性能。图14本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的隔离度示意图；如图14所示，本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后隔离度大于11.5dB，依然维持了较高的隔离特性，也就是说，即使将透明天线贴附于玻璃窗上使用依然能有较好的端口间的信号抗串扰能力。图15本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后的增益示意图；如图15所示，本公开实施例的透明天线贴附于玻璃窗后具备在N77波段具备9.17dBi～9.53dBi的增益特性，相比图11，由于玻璃的介入透明天线的增益明显提高。尤其在 3.9GHz频点下，玻璃的介入天线的增益提高了2.18dB。图16为本公开实施例中的透明天线贴附不同厚度的玻璃窗后的增益变化示意图；如图16所示，本公开实施例的透明天线贴附于厚度不小于0.09λ
h(λ
h为最高频点波长)的玻璃后，天线增益能维持不低于dBi。
第二方面，本公开实施例中提供一种通信系统，其可以包括上述的透明天线10，该透明天线10可以固定在玻璃窗的内侧，如图17所示。
本公开实施例中的玻璃窗系统可用于汽车、火车(包括高铁)、飞机、建筑物等的玻璃窗系统中。该透明天线10可以固定在玻璃窗的内侧(靠近室内的一侧)。由于透明天线10的光学透过率较高，故其在实现通信功能是同时对玻璃窗的透过率影响并不大，且该种透明天线10也将成为一种美化天线的趋势。其中，本公开实施例中的玻璃窗包括但不限于双层玻璃，玻璃窗的类型还可以是单层玻璃、夹层玻璃、薄玻璃及厚玻璃等。
在一些示例中，图18为本公开实施例的一种通信系统的示意图；如图18所示，本公开实施例提供的通信系统还包括收发单元、射频收发机、信号放大器、功率放大器、滤波单元。通信系统中的透明天线可以作为发送天线，也可以作为接收天线。其中，收发单元可以包括基带和接收端，基带提供至少一个频段的信号，例如提供2G信号、3G信号、4G信号、5G信号等，并将至少一个频段的信号发送给射频收发机。而通信系统中的透明天线接收到信号后，可以经过滤波单元、功率放大器、信号放大器、射频收发机(图中未示)的处理后传输给收发单元中的接收端，接收端例如可以为智慧网关等。
进一步地，射频收发机与收发单元相连，用于调制收发单元发送的信号，或用于解调透明天线接收的信号后传输给收发单元。具体地，射频收发机可以包括发射电路、接收电路、调制电路、解调电路，发射电路接收基底提供的多种类型的信号后，调制电路可以对基带提供的多种类型的信号进行调制，再发送给天线。而透明天线接收信号传输给射频收发机的接收电路，接收电路将信号传输给解调电路，解调电路对信号进行解调后传输给接收端。
进一步地，射频收发机连接信号放大器和功率放大器，信号放大器和功率放大器再连接滤波单元，滤波单元连接至少一个透明天线10。在通信系统进行发送信号的过程中，信号放大器用于提高射频收发机输出的信号的信噪比后传输给滤波单元；功率放大器用于放大射频收发机输出的信号的功率后传输给滤波单元；滤波单元具体可以包括双工器和滤波电路，滤波单元将信号放大器和功率放大器输出的信号进行合路且滤除杂波后传输给透明天线，透明天线10将信号辐射出去。在通信系统进行接收信号的过程中，透明天线10接收到信号后传输给滤波单元，滤波单元将天线接收的信号滤除杂波后传输给信号放大器和功率放大器，信号放大器将天线接收的信号进行增益，增加信号的信噪比；功率放大器将透明天线10接收的信号的功率放大。透明天线10接收的信号经过功率放大器、信号放大器处理后传输给射频收发机，射频收发机再传输给收发单元。
在一些示例中，信号放大器可以包括多种类型的信号放大器，例如低噪声放大器，在此不做限制。
在一些示例中，本公开实施例提供的通信系统还包括电源管理单元，电源管理单元连接功率放大器，为功率放大器提供用于放大信号的电压。
继续参照图18，以本公开实施例中的透明天线10作为接收天线RX，当5G基站发送的5G信号由本公开实施例中的透明天线将5G信号进行滤波、信号放大等，将5G信号转化为WiFi信号后，由发射天线TX发送至用户终端。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (20)
- 一种透明天线，其包括：介质层，具有沿其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面；第一导电层，设置在所述介质层的第一表面上；所述第一导电层包括至少一条第一馈线和至少一条第二馈线；第二导电层，设置在所述介质层的第二表面上；所述第二导电层上具有至少一个第一开口；其中，一个所述第一开口在所述介质层上的正投影的轮廓，与一条所述第一馈线和一条所述第二馈线在所述介质层上的正投影相交，且所述第一馈线和所述第二馈线在所述介质层上的正投影延伸至所述第一开口在所述介质层的正投影内；所述第一馈线和所述第二馈线的馈电方向不同。
- 根据权利要求1所述的透明天线，其中，所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一者包括金属网格结构。
- 根据权利要求1所述的透明天线，其中，所述第一开口的数量为多个，所述第一馈线和所述第二馈线均与所述第一开口一一对应设置；各个所述第一开口的中心在一条直线上，且各个所述第一开口的中心的连线为第一线段；多条所述第一馈线与多条第二馈线以所述第一线段的延伸线为对称轴对称设置。
- 根据权利要求1所述的透明天线，其中，所述第一开口的轮廓为平行四边形；所述第一馈线和所述第一开口在所述介质层上的正投影的交点为第一交点，所述第二馈线和所述第一开口在所述介质层上的正投影的交点为第二交点；对于任一所述第一开口在所述介质层上的正投影，所述第一交点和所述第二交点的连线与所述第一开口的一条对角线平行。
- 根据权利要求4所述的透明天线，其中，所述第一交点和所述第二交点的连线为第二线段；所述第二线段与所述第一开口的对角线中与之平行的一者的长度比为0.4～0.9。
- 根据权利要求1所述的透明天线，其中，所述第一馈线和所述第二馈线在所述介质层上的正投影，位于所述第一开口在所述介质层的正投影内的部分的线长均为1/4λ。
- 根据权利要求1所述的透明天线，其中，所述第一馈线和所述第二馈线中至少一者为微带线，且所述第一馈线和所述第二馈线中的一者的馈电方向为垂直方向，另一者为水平方向。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的透明天线，其中，还包括：第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构均位于所述介质层的第二表面上，且所述第一馈电结构与所述第一馈线电连接，所述第二馈电结构与所述第二馈线电连接。
- 根据权利要求8所述的透明天线，其中，所述第一导电层包括所述第一馈电结构和所述第二馈电结构。
- 根据权利要求8所述的透明天线，其中，所述第一开口的数量为2 n个，所述第一馈电结构包括n级第三馈线，所述第二馈电结构包括n级第四馈线；位于第1级的一个所述第三馈线连接两个相邻的所述第一馈线，且位于第1级的不同的所述第三馈线所连接的所述第一馈线不同；位于第m级的一个所述第三馈线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第三馈线，位于第m级的不同的所述第三馈线所连接的位于第m-1级的所述第三馈线不同；位于第1级的一个所述第四馈线连接两个相邻的所述第二馈线，且位于第1级的不同的所述第四馈线所连接的所述第二馈线不同；位于第m级的一个所述第四馈线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第四馈线，位于第m级的不同的所述第四馈线所连接的位于第m-1级的所述第四馈线不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数；所述第三馈线和所述第四馈线至少之一为微带线。
- 根据权利要求10所述的透明天线，其中，还包括：第一连接器和第二连接器；所述第一连接器与第n级所述第三馈线电连接；所述第二连接器 与第n级所述第四馈线电连接。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的透明天线，其中，所述介质层为单层结构，其材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的透明天线，其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层；所述第一导电层设置在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述第二层电极设置在第二子介质层背离所述第一粘结层的一侧。
- 根据权利要求13所述的透明天线，其中，所述第一子介质层和/或所述第二子介质层的材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的透明天线，其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、支撑层、第二粘结层、第二子介质层；所述第一导电层设置在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述第二层电极设置在第二子介质层背离所述第一粘结层的一侧。
- 根据权利要求15所述的透明天线，其中，所述支撑层的材料包括聚碳酸酯塑料、环烯烃聚合物塑料、亚克力/有机玻璃中的任意一种。
- 根据权利要求15所述的透明天线，其中，所述第一子介质层和/或所述第二子介质层的材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
- 根据权利要求1-7中任一项所述的透明天线，其中，还包括壳体；所述介质层设置在所述壳体的中空空间内。
- 一种通信系统，其包括权利要求1-18中任一项所述的透明天线。
- 根据权利要求19所述的通信系统，其中，还包括：收发单元，用于发送信号或接收信号；射频收发机，与所述收发单元相连，用于调制所述收发单元发送的信号，或用于解调所述透明天线接收的信号后传输给所述收发单元；信号放大器，与所述射频收发机相连，用于提高所述射频收发机输出的信号或所述透明天线接收的信号的信噪比；功率放大器，与所述射频收发机相连，用于放大所述射频收发机输出的信号或所述透明天线接收的信号的功率；滤波单元，与所述信号放大器、所述功率放大器均相连，且与所述透明天线相连，用于将接收到的信号进行滤波后发送给所述天线，或对所述透明天线接收的信号滤波。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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