CN116780188A - 一种天线 - Google Patents

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CN116780188A CN202310410534.0A CN202310410534A CN116780188A CN 116780188 A CN116780188 A CN 116780188A CN 202310410534 A CN202310410534 A CN 202310410534A CN 116780188 A CN116780188 A CN 116780188A
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radiating
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韩笑男
林柏全
席克瑞
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扈映茹
代胜伟
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Abstract

本发明公开了一种天线,包括多个辐射单元,至少两个相邻的辐射单元对应设置有去耦结构,去耦结构包括两个微带线单元,微带线单元包括至少一条微带线,且沿垂直于相邻两个辐射单元排列方向的方向,两个微带线单元分别位于两个辐射单元的相对两侧。本发明实施例提供的天线,在至少两个相邻的辐射单元的两侧设置由微带线组成的去耦结构,以通过去耦结构形成间接耦合场,间接耦合场将相邻辐射单元之间的直接耦合场抵消掉,从而降低了相邻辐射单元之间的相互耦合,提高了相邻辐射单元之间的隔离度,进而解决了辐射单元紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题。

Description

一种天线
技术领域
本发明涉及通信技术领域,尤其涉及一种天线。
背景技术
随着通信系统的逐渐演进,天线得到了越来越广泛的应用,以相控阵天线为例,在相关技术中,相控阵天线包括多个辐射单元,多个辐射单元可以将移相后的射频信号辐射出去,形成具有一个主瓣方向的波束。
相关技术中的辐射单元通常采用金属成膜技术布设于基板的同侧,随着天线的小型化需求的提出,在不降低天线性能以及辐射性能的基础上,多个辐射单元需要密集排布与更小尺寸的基板上,辐射单元间的相互耦合会给多辐射单元的天线系统性能带来许多负面的影响,如辐射方向图失真、辐射性能变差、输入阻抗和辐射阻抗变化、天线辐射效率降低等。因此,减弱辐射单元间的互耦效应、提高辐射单元间的隔离度是随着天线集成度提高和小型化进程的推进亟需解决的重要问题之一。
发明内容
本发明提供了一种天线,以降低辐射单元间的互耦效应,提高辐射单元间的隔离度。
本发明提供了一种天线,包括第一基板、多个辐射单元和至少一个去耦结构,多个所述辐射单元在所述第一基板的一侧阵列排布;
至少两个相邻的所述辐射单元构成一个辐射单元组,所述辐射单元组包括相邻设置的第一辐射单元和第二辐射单元;
所述去耦结构与所述辐射单元组对应设置,所述去耦结构包括两个微带线单元,所述微带线单元包括至少一条微带线;
所述第一辐射单元和所述第二辐射单元同层设置且沿第一方向排列;
沿第二方向,两个所述微带线单元分别位于所述辐射单元组的相对两侧,且两个所述微带线单元在所述第一基板上的垂直投影关于所述辐射单元组在所述第一基板上的垂直投影的中心点对称设置;
其中,所述第二方向与所述第一方向相交。
本发明实施例提供的天线,在至少两个相邻的辐射单元的两侧设置由微带线组成的去耦结构,在其中任一辐射单元工作时,可在去耦结构上形成寄生电场,该寄生电场会在另一辐射单元上耦合形成补偿电场,以抵消工作的辐射单元在该辐射单元上直接耦合所形成的耦合电场,从而降低了相邻辐射单元之间的相互耦合,提高相邻辐射单元之间的隔离度,进而解决了辐射单元紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。同时,去耦结构上的寄生电场还会在工作的辐射单元上耦合形成一个正向的电场增强,从而能够增强工作的辐射单元上的原生电场,提高天线的辐射效率。此外,去耦结构由微带线组成,结构简单,并可直接采用成熟的面板工艺进行制备,容易实现。
应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
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为相关技术中的一种天线的结构示意图;
图2为图1中天线的一种电场分布示意图;
图3为图1中天线的一种电场强度分布示意图;
图4为相关技术中的另一种天线的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种天线的结构示意图;
图6为图5沿A-A’方向的截面结构示意图;
图7为相关技术中的一种天线的互耦电场示意图;
图8为本发明实施例提供的一种天线的互耦电场示意图;
图9为本发明实施例提供的一种天线的电场强度分布示意图;
图10为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图;
图11为图10沿B-B’方向的截面结构示意图;
图12为本发明实施例提供的另一种天线的互耦电场示意图;
图13为本发明实施例提供的一种天线的仿真结果示意图;
图14为本发明实施例提供的另一种天线的仿真结果示意图;
图15为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图16为图15沿C-C’方向的截面结构示意图;
图17为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图18为图17沿D-D’方向的截面结构示意图;
图19为本发明实施例提供的一种天线的截面结构示意图;
图20为本发明实施例提供的另一种天线的截面结构示意图;
图21为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图22为图21沿E-E’方向的截面结构示意图;
图23为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图24为图23沿F-F’方向的截面结构示意图;
图25为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图26为图25沿G-G’方向的截面结构示意图;
图27为本发明实施例提供的又一种天线的截面结构示意图;
图28为本发明实施例提供的又一种天线的截面结构示意图;
图29为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图30为图29沿H-H’方向的截面结构示意图;
图31为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图32为图31沿I-I’方向的截面结构示意图;
图33为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图34为图33沿J-J’方向的截面结构示意图;
图35为本发明实施例提供的又一种天线的仿真结果示意图;
图36为本发明实施例提供的又一种天线的仿真结果示意图;
图37为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图38为图37沿K-K’方向的截面结构示意图;
图39为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图40为图39沿L-L’方向的截面结构示意图;
图41为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图42为图41沿M-M’方向的截面结构示意图;
图43为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图44为图43沿N-N’方向的截面结构示意图;
图45为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图46为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图;
图47为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
传统具有多辐射单元的天线通常集成度不高,结构并不紧密,相邻辐射单元之间的间距设置大于或等于0.5λ(λ为工作波长),同时要小于出现栅瓣的最大波长,即相邻辐射单元之间的间距d,满足d<λ/(1+sinθ),其中,θ为设计最大扫描角度。以工作波长为6GHz的天线为例,相邻辐射单元之间的间距大于或等于0.5λ(~25mm),可以保证相邻辐射单元之间的隔离度能够满足天线性能要求。
而随着天线高集成度和小型化进程的提高,相邻辐射单元之间的间距需要大幅压缩。
图1为相关技术中的一种天线的结构示意图,图2为图1中天线的一种电场分布示意图,图3为图1中天线的一种电场强度分布示意图。
如图1所示,天线包括相邻设置的辐射单元1和辐射单元2。
发明人经研究发现,辐射单元1和辐射单元2之间的间距变小至小于0.5λ后,当辐射单元1工作,而辐射单元2未工作时,即仅向辐射单元1进行馈电时,辐射单元1向外辐射射频信号,此时天线所形成的电场可以由图2中电场线3的分布进行表示,电场强度分布可以由图3中的灰度分布进行表示,其中,在图3中,电场强度越强,灰度颜色越深。
由图2中电场线3的分布和图3中的电场强度分布可以看出,当辐射单元1和辐射单元2之间的距离小于0.5λ时,给辐射单元1馈电时会在辐射单元2上形成较大强度的耦合电场,同理可知,当给辐射单元2馈电时,也会在辐射单元1上形成较大强度的耦合电场,这种辐射单元之间的相互耦合会给具有多辐射单元的天线性能带来许多负面的影响,如辐射方向图失真、辐射性能变差、输入阻抗和辐射阻抗变化、天线辐射效率降低等,因此,提高辐射单元之间的隔离度是高集成度天线亟需解决的问题。
图4为相关技术中的另一种天线的结构示意图,如图4所示,发明人进一步研究发现,为了降低辐射单元1和辐射单元2之间的互耦效应,提高辐射单元1和辐射单元2之间的隔离度,可以在辐射单元1和辐射单元2之间插入垂直挡墙4,但垂直挡墙4需要在辐射单元1和辐射单元2之间占据较大的空间,不利于天线的高集成度和小型化设计,同时,垂直挡墙4在制备工艺和封装工艺上也存在较大的难度。
基于上述技术问题,本发明实施例提供一种天线,包括第一基板、多个辐射单元和至少一个去耦结构,多个辐射单元在第一基板的一侧阵列排布,至少两个相邻的辐射单元构成一个辐射单元组,辐射单元组包括相邻设置的第一辐射单元和第二辐射单元,去耦结构与辐射单元组对应设置,去耦结构包括两个微带线单元,微带线单元包括至少一条微带线,第一辐射单元和第二辐射单元同层设置且沿第一方向排列,沿第二方向,两个微带线单元分别位于辐射单元组的相对两侧,且两个微带线单元在第一基板上的垂直投影关于辐射单元组在第一基板上的垂直投影的中心点对称设置,其中,第二方向与第一方向相交。
采用上述技术方案,在其中任一辐射单元工作时,可在去耦结构上形成寄生电场,该寄生电场会在另一辐射单元上耦合形成补偿电场,以抵消工作的辐射单元在该辐射单元上耦合所形成的耦合电场,从而降低了相邻辐射单元之间的相互耦合,提高相邻辐射单元之间的隔离度,进而解决了辐射单元紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。同时,去耦结构上的寄生电场还会在工作的辐射单元上耦合形成一个正向的电场增强,从而能够增强工作的辐射单元上的原生电场,提高天线的辐射效率。此外,去耦结构由微带线组成,结构简单,并可直接采用成熟的面板工艺进行制备,容易实现。
以上是本发明的核心思想,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做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。
图5为本发明实施例提供的一种天线的结构示意图,图6为图5沿A-A’方向的截面结构示意图,如图5和图6所示,本发明实施例提供的天线包括第一基板10、多个辐射单元11和至少一个去耦结构12,多个辐射单元11在第一基板10的一侧阵列排布。至少两个相邻的辐射单元11构成一个辐射单元组20,辐射单元组20包括相邻设置的第一辐射单元111和第二辐射单元112。去耦结构12与辐射单元组20对应设置,去耦结构12包括两个微带线单元120,微带线单元120包括至少一条微带线13。第一辐射单元111和第二辐射单元112同层设置且沿第一方向X排列。沿第二方向Y,两个微带线单元120分别位于辐射单元组20的相对两侧,且两个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置。其中,第二方向Y与第一方向X相交。
具体的,如图5和图6所示,辐射单元11用于收发信号,第一基板10用于支撑辐射单元11。第一基板10上设置有至少两个辐射单元11,至少两个辐射单元11可以位于同一膜层且阵列排布。
在天线工作时,可以分别向不同的辐射单元11传输不同的信号,以实现多个辐射单元11独立收发信号,例如,可分别向不同的辐射单元11传输不同频率的信号,以实现多频段通信。其中,不同辐射单元11可以单独工作、同时工作或交替工作,以满足天线的多种功能需求,本发明实施例对此不做具体限定。
进一步地,第一基板10可采用介电常数(Dielectric Constant,Dk)和介电损耗(Dissipation Factor,DF)较小的材料,其中,第一基板10的介电常数越小,第一基板10对射频信号造成的介质损耗就越小,同样的,第一基板10的介电损耗越小,第一基板10对射频信号造成的介质损耗就越小。例如,第一基板10的介电常数可以满足Dk≤5,介电损耗可以满足DF≤0.07,以使第一基板10对射频信号具有较小的介质损耗,有利于提升天线的辐射效率。
基于上述对第一基板10的介电常数和介电损耗的需求,第一基板10可以选用玻璃基板或者印制电路板(Printed Circuit Board,PCB),以使天线具有较高的辐射效率。
此外,第一基板10的厚度越薄,则射频信号在第一基板10上的介质损耗就越小,在本实施例中,可设置第一基板10的厚度h满足0.3mm≤h≤1.1mm,采用较薄的第一基板10可以降低射频信号的介质损耗,提升天线的辐射效率。可以理解的是,在以上厚度范围内,选取0.3mm的第一基板10可以获得更小的介质损耗。而第一基板10若进一步减薄,则容易造成损坏,不利于第一基板10的支撑性能。
进一步地,任意两个相邻的辐射单元11可以构成一个辐射单元组20,例如,如图5和图6所示,辐射单元组20可以由相邻设置的第一辐射单元111和第二辐射单元112组成。
如前所述,当第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的距离较小时,第一辐射单元111和第二辐射单元112之间会相互耦合而造成辐射方向图失真、辐射性能变差、输入阻抗和辐射阻抗变化、天线辐射效率降低等问题。
具体的,图7为相关技术中的一种天线的互耦电场极性示意图,如图7所示,当第一辐射单元111和第二辐射单元112未对应设置有去耦结构时,第一辐射单元111和第二辐射单元112之间只有直接耦合场,没有其他耦合场存在,例如,仅向第一辐射单元111进行馈电时,由第一辐射单元111直接在第二辐射单元112上产生的耦合电场即为直接耦合场。
其中,直接耦合场对第一辐射单元111所感应出来的电流方向和对第二辐射单元112所感应出来的电流方向相反,因此,耦合会形成电场极性反转,如图7所示,若第一辐射单元111上为正电场,则会在第二辐射单元112上耦合形成负电场,该负电场会对第二辐射单元112的辐射性能造成影响。
继续参考图5和图6,在本实施例中,至少一个辐射单元组20对应设置有去耦结构12,其中,去耦结构12包括两个微带线单元120,每个微带线单元120由至少一条微带线13构成。同时,若第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向为第一方向X,那么沿与第一方向X相交的第二方向Y,两个微带线单元120分别位于辐射单元组20的相对两侧,即两个微带线单元120的排列方向与第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向相交,图5和图6中以第一方向X垂直于第二方向Y为例进行说明。
图8为本发明实施例提供的一种天线的互耦电场示意图,如图8所示,在对辐射单元组20设置去耦结构12后,第一辐射单元111和第二辐射单元112之间除了会产生上述直接耦合场之外,还会在第一辐射单元111和第二辐射单元112之间形成间接耦合场,例如,仅向第一辐射单元111进行馈电时,由第一辐射单元111通过去耦结构12间接在第二辐射单元112上产生的耦合电场即为间接耦合场。
如此,除了直接耦合场对第一辐射单元111和第二辐射单元112上的感应电流产生影响外,间接耦合场也会对第一辐射单元111和第二辐射单元112上的感应电流产生影响,因此,第一辐射单元111和第二辐射单元112上的感应电流可以认为由这直接耦合场和间接耦合场所产生电流的叠加。
具体的,继续参考图8,如前所述,若第一辐射单元111上为正电场,则第一辐射单元111会在第二辐射单元112上直接耦合形成负电场,该负电场会对第二辐射单元112的辐射性能造成影响。同时,第一辐射单元111还会向两个微带线单元120中的微带线13上耦合形成寄生电场,由于耦合会形成极性反转,若第一辐射单元111上为正电场,则在微带线13上耦合形成的寄生电场为负电场。
进一步地,如图8所示,微带线13上的负电场又会向第二辐射单元112上耦合形成一个补偿电场,由于耦合会形成极性反转,该补偿电场为正电场,该正电场会补偿第一辐射单元111直接向第二辐射单元112耦合形成的负电场,以抵消掉至少部分第一辐射单元111直接向第二辐射单元112耦合形成的负电场,从而降低第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的相互耦合,提高第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度,进而解决辐射单元11紧密摆放的天线在相邻辐射单元11会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。
同时,如图8所示,第一辐射单元111在两个微带线单元120中的微带线13上耦合形成的负电场,还会向第一辐射单元111进行负反馈,在第一辐射单元111耦合形成一个反馈增强电场,由于耦合会形成极性反转,该反馈增强电场为正电场,从而在第一辐射单元111上形成正向的电场增强,能够增强第一辐射单元111上的原生电场,提高第一辐射单元111的辐射效率。
进一步地,继续参考图5,两个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置,以使两个微带线单元120上所形成的寄生电场对第一辐射单元111和第二辐射单元112的电场补偿贡献是对称的,从而避免引入新的附加耦合电场而不利于去耦结构12的去耦效果。
其中,辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O是指辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的几何中心,如图5所示,两个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置可以是,以经过中心点O且沿第一方向X延伸的直线作为第一对称轴,两个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影关于第一对称轴对称设置;同时,以经过中心点O且沿第二方向Y延伸的直线作为第二对称轴,每个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影均关于第二对称轴对称,如此设置,以使两个微带线单元120上所形成的寄生电场对第一辐射单元111和第二辐射单元112的电场补偿贡献是对称的,从而避免引入新的附加耦合电场而不利于去耦结构12的去耦效果。
图9为本发明实施例提供的一种天线的电场强度分布示意图,在图9中,灰度颜色越深表示电场强度越强。
如图9所示,当第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的距离小于0.5λ时,通过设置去耦结构12,在第一辐射单元111工作,而第二辐射单元112未工作时,即仅向第一辐射单元111进行馈电时,第一辐射单元111会向两个微带线单元120中的微带线13上耦合形成寄生电场,微带线13上的寄生电场又会向第二辐射单元112上耦合形成补偿电场,该补偿电场会抵消掉至少部分第一辐射单元111直接向第二辐射单元112耦合形成的耦合电场,与图3相比可以看出,在第二辐射单元112上形成的耦合电场强度被大幅减弱,从而降低了第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的相互耦合,提高第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度,进而解决辐射单元11紧密摆放的天线在相邻辐射单元11会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。
同时,继续参考图9,第一辐射单元111在两个微带线单元120中的微带线13上耦合形成的寄生电场,还会向第一辐射单元111进行负反馈,在第一辐射单元111耦合形成一个反馈增强电场,从而在第一辐射单元111上耦合形成电场增强,与图3相比可以看出,第一辐射单元111上的原生电场被增强了,从而有助于提高第一辐射单元111的辐射效率。
需要说明的是,微带线单元120中微带线13的长度和宽度以及微带线13与对应辐射单元11之间的间距可以针对天线的工作频率、阻抗匹配需求以及辐射性能和损耗的需求进行优化设计。
其中,如图5所示,通过对微带线13的长度Lm和宽度Wm以及微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d的调整可以实现工作辐射单元11产生的电场对于相邻辐射单元11的电场影响的极小化。
具体的,针对微带线13的长度Lm,发明人经研究发现,微带线13的长度Lm与天线的工作频率有关,可以设置微带线13的长度Lm与天线的工作波长位于同一数量级,以达到较好的天线辐射性能,例如,若去耦结构12应用于毫米波天线,则微带线13的长度Lm为毫米量级;若去耦结构12应用于厘米波天线,则微带线13的长度Lm为厘米量级。
同时,微带线13的长度Lm还与最佳的去耦频率范围有关,其中,随着微带线13的长度Lm变短,去耦结构12最佳的去耦频率范围向高频移动,而且去耦结构12的去耦效果会更好。因此,若需要降低高频范围的互耦效应,可以将微带线13的长度Lm设置的较短;若需要降低低频范围的互耦效应,可以将微带线13的长度Lm设置的较长。
针对微带线13的宽度Wm,发明人经研究发现,微带线13的宽度Wm与隔离度成反比,即微带线13的宽度Wm越大,去耦结构12对相邻辐射单元11之间的隔离效果越差,而微带线13的宽度Wm越小,则去耦结构12对相邻辐射单元11之间的隔离效果越好。
同时,微带线13的宽度Wm也与最佳的去耦频率范围有关,其中,微带线13的宽度Wm越大,则去耦结构12最佳的去耦频率范围向低频移动;微带线13的宽度Wm越小,则去耦结构12最佳的去耦频率范围向高频移动。因此,若需要降低高频范围的互耦效应,可以将微带线13的宽度Wm设置的较窄;若需要降低低频范围的互耦效应,可以将微带线13的宽度Wm设置的较宽。
针对微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d,发明人经研究发现,微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d越小,则去耦结构12的去耦效果越好。
可选的,微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d的设置范围可以为3μm至10μm,此时,第一辐射单元111在微带线13上耦合形成的寄生电场的场强足以抵消掉第一辐射单元111在第二辐射单元112上耦合形成的耦合电场,从而使得去耦结构12达到最佳的去耦合效果。
但微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d并不局限于上述范围,考虑到制备工艺的难易程度,微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d也可以设置的更大,例如,微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d的设置范围可以为8μm至20μm,以在去耦结构12实现较好的去耦合效果的同时,降低天线的制备工艺难度。
由上述说明可以理解,可以通过对微带线13的长度Lm和宽度Wm以及微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d进行配合调整,来调节去耦结构12的隔离效果,由于微带线13的宽度Wm设置较大会不利于隔离度的提升,因此,可以主要通过调节微带线13的长度Lm获取所需的去耦频率范围,同时,可以通过调节微带线13的长度Lm和微带线13与相邻辐射单元11之间的间距d对微带线13上耦合形成的寄生电场的场强进行粗调,进一步通过调节微带线13的宽度Wm对微带线13上耦合形成的寄生电场的场强进行精细调节,以使第一辐射单元111在微带线13上耦合形成的寄生电场的场强足以抵消掉第一辐射单元111在第二辐射单元112上耦合形成的耦合电场,使去耦结构12达到很好的去耦合效果。
在本实施例中,微带线13的宽度Wm的设置范围可以为几微米到几百微米,其中,微带线13的宽度Wm小于或等于100μm可以使天线隔离度提高10dB以上,同时不会对天线的辐射效率造成不良影响,因此,去耦结构12仅需占用不到百微米宽度的空间,可以大幅降低相邻辐射单元11之间的间距。以工作波长为6GHz的天线为例,不加去耦结构12,相邻辐射单元11之间需要大于或等于0.5λ(~25mm)以保证隔离度,而增设去耦结构12之后,在保证隔离度的条件下,相邻辐射单元11之间可以从~25mm降低至1mm~2mm,从而有利于天线的高集成度和小型化设计。
同时,去耦结构12由微带线13组成,结构简单,并可以直接采用成熟的面板工艺进行制备,容易实现。
综上所述,本发明实施例提供的天线,在至少两个相邻的辐射单元的两侧设置由微带线组成的去耦结构,在其中任一辐射单元工作时,可在去耦结构上形成寄生电场,该寄生电场会在另一辐射单元上耦合形成补偿电场,以抵消工作的辐射单元在该辐射单元上直接耦合所形成的耦合电场,从而降低了相邻辐射单元之间的相互耦合,提高相邻辐射单元之间的隔离度,进而解决了辐射单元紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。同时,去耦结构上的寄生电场还会在工作的辐射单元上耦合形成一个正向的电场增强,从而能够增强工作的辐射单元上的原生电场,提高天线的辐射效率。此外,去耦结构由微带线组成,结构简单,并可直接采用成熟的面板工艺进行制备,容易实现。
继续参考图5和图6,可选的,两个微带线单元120中的一者包括第一微带线131,另一者包括第二微带线132,第一微带线131和第二微带线132均沿第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向延伸,第一微带线131和第二微带线132在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置。
具体的,如图5和图6所示,去耦结构12的两个微带线单元120中,一个微带线单元120由第一微带线131构成,另一个微带线单元120由第二微带线132构成,即,去耦结构12仅由第一微带线131和第二微带线132这两条微带线13组成,结构简单,制备工艺容易实现。
进一步地,如图5所示,第一微带线131和第二微带线132均沿第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向(如图中第一方向X)延伸,且第一微带线131和第二微带线132沿与第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向相交的方向排列(如图中第二方向Y)。其中,第一微带线131和第二微带线132分别位于辐射单元组20的相对两侧,且第一微带线131和第二微带线132在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置。
示例性的,如图5所示,以经过中心点O且沿第一方向X延伸的直线作为第一对称轴,第一微带线131和第二微带线132在第一基板10上的垂直投影关于第一对称轴对称设置;同时,以经过中心点O且沿第二方向Y延伸的直线作为第二对称轴,第一微带线131在第一基板10上的垂直投影均关于第二对称轴对称,第二微带线132在第一基板10上的垂直投影均关于第二对称轴对称。
如此设置,在向第一辐射单元111进行馈电时,第一辐射单元111会在第一微带线131和第二微带线132上耦合形成寄生电场,第一微带线131和第二微带线132上的寄生电场又会向第二辐射单元112上耦合形成补偿电场,抵消掉至少部分第一辐射单元111直接向第二辐射单元112耦合形成的耦合电场;同理,当给第二辐射单元112馈电时,第二辐射单元112会向第一微带线131和第二微带线132上耦合形成寄生电场,第一微带线131和第二微带线132上的寄生电场又会向第一辐射单元111上进行耦合,抵消掉至少部分第二辐射单元112向第一辐射单元111直接耦合形成的耦合电场。由此,第一微带线131和第二微带线132的设置降低了第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的相互耦合,提高了第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度,进而解决辐射单元11紧密摆放的天线在相邻辐射单元11会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。
同时,第一微带线131和第二微带线132上耦合形成的寄生电场,还会向馈电的辐射单元11进行负反馈,在工作的辐射单元11上耦合形成反馈增强电场,从而在馈电的辐射单元11上形成正向的电场增强,有助于提高天线的辐射效率。
需要说明的是,第一微带线131和第二微带线132的长度可针对天线的工作频率、阻抗匹配需求以及辐射性能和损耗的需求进行优化设计,实现相邻辐射单元11之间互耦效应的极小化。
其中,发明人经研究发现,沿第二方向Y,第一微带线131与第一辐射单元111至少部分交叠,且第一微带线131与第二辐射单元112至少部分交叠;同样的,沿第二方向Y,第二微带线132与第一辐射单元111至少部分交叠,且第二微带线132与第二辐射单元112至少部分交叠,可以使去耦结构12达到较好的去耦合效果。
进一步地,沿第一方向X,第一微带线131的长度小于或等于第一辐射单元111和第二辐射单元112的长度之和;同样的,第二微带线132的长度小于或等于第一辐射单元111和第二辐射单元112的长度之和,也可以使去耦结构12达到较好的去耦合效果。
图10为本发明实施例提供的另一种天线的结构示意图,图11为图10沿B-B’方向的截面结构示意图,如图10和图11所示,可选的,两个微带线单元120中的一者包括沿第一方向X排列的第三微带线133和第四微带线134,且第三微带线133和第四微带线134之间绝缘;另一者包括沿第一方向排列的第五微带线135和第六微带线136,且第五微带线135和第六微带线136之间绝缘。第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136均沿第一方向X延伸。沿第二方向Y,第三微带线133和第五微带线135与第一辐射单元111至少部分交叠,第四微带线134和第六微带线136与第二辐射单元112至少部分交叠。
具体的,如图10和图11所示,去耦结构12的两个微带线单元120中,一个微带线单元120由相互绝缘的第三微带线133和第四微带线134构成,另一个微带线单元120由相互绝缘的第五微带线135和第六微带线136构成,即去耦结构12由第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136这四条微带线13组成。
进一步地,如图10所示,第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136均沿第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向(如图中第一方向X)延伸,且第三微带线133和第五微带线135沿与第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向相交的方向排列(如图中第二方向Y),第四微带线134和第六微带线136沿与第一辐射单元111和第二辐射单元112的排列方向相交的方向排列(如图中第二方向Y)。其中,第三微带线133和第五微带线135可分别位于第一辐射单元111的相对两侧,第四微带线134和第六微带线136可分别位于第二辐射单元112的相对两侧,且第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置。
示例性的,如图10所示,以经过中心点O且沿第一方向X延伸的直线作为第一对称轴,第三微带线133和第五微带线135在第一基板10上的垂直投影关于第一对称轴对称设置,第四微带线134和第六微带线136在第一基板10上的垂直投影关于第一对称轴对称设置;同时,以经过中心点O且沿第二方向Y延伸的直线作为第二对称轴,第三微带线133和第四微带线134在第一基板10上的垂直投影关于第二对称轴对称,第五微带线135和第六微带线136在第一基板10上的垂直投影关于第二对称轴对称。
图12为本发明实施例提供的另一种天线的互耦电场示意图,如图12所示,在本实施例中,向第一辐射单元111进行馈电时,第一辐射单元111上形成原生电场(例如图12中原生电场为正电场),第一辐射单元111会在第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136上耦合形成寄生电场(例如图12中寄生电场为负电场)。
其中,微带线13上电场强度会集中在靠近微带线13中间的位置上,因此,沿第二方向Y,通过设置第四微带线134和第六微带线136与第二辐射单元112至少部分交叠,即第四微带线134和第六微带线136分别位于第二辐射单元112的相对两侧,可使第四微带线134和第六微带线136上的寄生电场强度最强的位置位于第二辐射单元112的相对两侧,进而使第四微带线134和第六微带线136上的寄生电场可以在第二辐射单元112上耦合形成更强的、以及相对于第二辐射单元112的中心位置更加对称的补偿电场(例如图12中补偿电场为正电场),从而能够更好的抵消掉第一辐射单元111直接向第二辐射单元112耦合形成的耦合电场(例如图12中耦合电场为负电场);同理,当给第二辐射单元112馈电时,第二辐射单元112会在第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136上耦合形成寄生电场,沿第二方向Y,通过设置第三微带线133和第五微带线135与第一辐射单元111至少部分交叠,即第三微带线133和第五微带线135分别位于第一辐射单元111的相对两侧,可使第三微带线133和第五微带线135上的寄生电场强度最强的位置位于第一辐射单元111的相对两侧,进而使第三微带线133和第五微带线135上的寄生电场可以在第一辐射单元111上耦合形成更强的、以及相对于第一辐射单元111的中心位置更加对称的补偿电场,从而能够更好的抵消掉第二辐射单元112直接向第一辐射单元111耦合形成的耦合电场。
由此,第三微带线133、第四微带线134、第五微带线135和第六微带线136的设置降低了第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的相互耦合,提高了第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度,进而解决辐射单元11紧密摆放的天线在相邻辐射单元11会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。
同时,沿第二方向Y,第三微带线133和第五微带线135与第一辐射单元111至少部分交叠,即第三微带线133和第五微带线135分别位于第一辐射单元111的相对两侧,在向第一辐射单元111进行馈电时,可使第三微带线133和第五微带线135上的寄生电场强度最强的位置位于第一辐射单元111的相对两侧,进而使第三微带线133和第五微带线135上的寄生电场可以在第一辐射单元111上耦合形成更强的、以及相对于第一辐射单元111的中心位置更加对称的反馈增强电场,从而对第一辐射单元111形成更好的正向电场增强,有助于提高天线的辐射效率。
同理,沿第二方向Y,第四微带线134和第六微带线136与第二辐射单元112至少部分交叠,即第四微带线134和第六微带线136分别位于第二辐射单元112的相对两侧,在向第二辐射单元112进行馈电时,可使第四微带线134和第六微带线136上的寄生电场强度最强的位置位于第二辐射单元112的相对两侧,进而使第四微带线134和第六微带线136上的寄生电场可以在第二辐射单元112上耦合形成更强的、以及相对于第二辐射单元112的中心位置更加对称的反馈增强电场,从而对第二辐射单元112形成更好的正向电场增强,有助于提高天线的辐射效率。
图13为本发明实施例提供的一种天线的仿真结果示意图,其中,以第一辐射单元111工作,而第二辐射单元112未工作,即仅向第一辐射单元111进行馈电为例进行说明,曲线S11-1表示未设置去耦结构12时第一辐射单元111的回波损耗,曲线S22-1表示未设置去耦结构12时第二辐射单元112的回波损耗;曲线S11-2表示设置了去耦结构12之后第一辐射单元111的回波损耗,曲线S22-2表示设置了去耦结构12之后第二辐射单元112的回波损耗。
如图10-图13所示,设置了本发明实施例提供的去耦结构12之后,第一辐射单元111在工作带宽范围内的回波损耗变得更小,说明第一辐射单元111的辐射性能得到了有效提高;而第二辐射单元112在工作带宽范围内的回波损耗变得更大,说明第二辐射单元112所受到的第一辐射单元111电场的影响变小,第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度得到了有效提高。
图14为本发明实施例提供的另一种天线的仿真结果示意图,其中,以第一辐射单元111工作,而第二辐射单元112未工作,即仅向第一辐射单元111进行馈电为例进行说明,曲线S21-1表示未设置去耦结构12时第一辐射单元111的插入损耗,曲线S21-2表示设置了去耦结构12之后第一辐射单元111的插入损耗。如图10-图12、图14所示,设置了本发明实施例提供的去耦结构12之后,第一辐射单元111在工作带宽范围内的插入损耗变得更小,说明第一辐射单元111的辐射效率得到了有效提高。
继续参考图10-图12,需要说明的是,同一个微带线单元120中的两条微带线13之间的间距大小可根据辐射单元11的尺寸进行设置,其中,辐射单元11的尺寸越大,同一微带线单元120中的两条微带线13之间的间距可设置的越大;辐射单元11的尺寸越小,同一微带线单元120中的两条微带线13之间的间距可设置的越小,本发明实施例对此不作具体限定。
继续参考图6和图11,可选的,微带线13与辐射单元11同层设置。
其中,如前所述,微带线13与辐射单元11之间的间距d越小,则去耦结构12的去耦效果越好,因此,在本实施例中,通过设置微带线13与辐射单元11同层设置,可使微带线13与辐射单元11之间具有较小的间距,从而获得较好的去耦效果。
同时,微带线13与辐射单元11设置于同一膜层,可减少一层金属层的设置,从而达到了降低了生产成本、减小基板厚度的目的。并且,微带线13可采用与辐射单元11相同的材料,使得微带线13与辐射单元11可在同一制程中制备,从而缩短制程时间。
继续参考图5、图6、图10和图11,可选的,本发明实施例提供的天线还包括位于第一基板10远离辐射单元11一侧的液晶移相器14,液晶移相器14包括相对设置的第二基板15和第三基板16,第三基板16位于第二基板15远离辐射单元11的一侧。液晶移相器14还包括延时线17、液晶层18和接地金属层19,液晶层18位于第二基板15和第三基板16之间,延时线17位于第三基板16和液晶层18之间,接地金属层19位于第二基板15和液晶层18之间。接地金属层19包括第一镂空部191,沿第一基板10的厚度方向,辐射单元11覆盖第一镂空部191。
其中,如图5、图6、图10和图11所示,延时线17用于传输射频信号,其中,射频信号可以由射频集成电路或射频芯片等馈源提供。
示例性的,如图5、图6、图10和图11所示,可在延时线17的一端连接馈电结构40,馈电结构40可与柔性电路板41(Flexible Printed Circuit,FPC)进行绑定,可将射频芯片与柔性电路板41绑定连接,以使延时线17通过柔性电路板41接收射频芯片所提供的射频信号。
继续参考图5、图6、图10和图11,馈电结构40可包括馈电分部401、第一接地分部402和第二接地分部403,馈电分部401位于第一接地分部402和第二接地分部403之间,馈电分部401与延时线17连接,用于向延时线17传输射频信号,其中,馈电分部401、第一接地分部402和第二接地分部403构成共面波导(Coplanar waveguide,CPW)结构,共面波导结构具备小体积、轻重量和平面结构的特点,使其具有便于获得线极化、圆极化、双极化和多频段工作等优点,同时,共面波导作为一种性能优越、加工方便的微波平面传输结构,在毫米波频段拥有超过微带线的性能优势。
需要说明的是,延时线17的馈电方式并不局限于上述实施例,在其他实施例中,也可通过其他方式向延时线17进行馈电,例如直接将射频芯片设置在第三基板16上,以与延时线17直接连接,本发明实施例对此不做具体限定。
继续参考图5、图6、图10和图11,延时线17上的射频信号在延时线17和接地金属层19之间的液晶层18中传输,通过在延时线17和接地金属层19上分别施加电压信号,可使延时线17和接地金属层19之间形成电场,电场可驱动液晶层18中的液晶分子偏转,从而改变液晶层18的介电常数,而液晶层18介电常数的改变,会使延时线17上传输的射频信号发生移相,从而改变了射频信号的相位,实现射频信号的移相功能。可以理解,通过控制延时线17和接地金属层19上的电压信号,可以控制液晶层18中液晶分子的偏转角度,进而可以对射频信号移相过程中所调整的相位进行控制,最终实现对天线所发射的射频信号的波束指向的控制。
继续参考图5、图6、图10和图11,接地金属层19上设置有第一镂空部191,沿第一基板10的厚度方向,辐射单元11、第一镂空部191和延时线17之间存在交叠区域,延时线17与接地金属层19之间的液晶层18对射频信号进行移相,即改变射频信号的相位之后,移相后的射频信号在接地金属层19的第一镂空部191处耦合到辐射单元11上,以实现辐射单元11向外辐射信号。
其中,延时线17可与辐射单元11对应设置,例如,延时线17与辐射单元11一一对应设置,不同延时线17所对应的辐射单元11之间相互绝缘设置。此时,可对不同的延时线17施加不同的电压信号,以使不同的延时线17对应位置的液晶分子偏转角度不同,从而使得各位置处液晶层18的介电常数不同,进而调节不同延时线17位置处的射频信号的相位,最终实现射频信号不同的波束指向。
需要说明的是,辐射单元11、延时线17和接地金属层19的材料可以选用但不限于铜、银、银合金以及铜合金等低阻抗材料,以有效降低由于电阻过高所造成的能量损耗,从而可提高天线的辐射效率。
此外,辐射单元11、延时线17和接地金属层19的厚度的设置范围可以为1μm至3μm,以使辐射单元11、延时线17和接地金属层19的厚度较薄,有利于天线的轻薄化设计;同时,射频信号会在金属层表面一定深度内流过,该深度为趋肤深度,因此,辐射单元11、延时线17和接地金属层19采用上述厚度范围,也可使辐射单元11、延时线17和接地金属层19的厚度大于或等于趋肤深度,从而避免射频信号穿透延时线17和接地金属层19等金属结构而造成能量损失。
继续参考图5、图6、图10和图11,第二基板15和第三基板16之间还可设置有支撑结构42,支撑结构42用于支撑第二基板15和第三基板16,从而为液晶层18提供容纳空间。其中,支撑结构42可采用胶框等结构,本发明实施例对此不作限定。
图15为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图16为图15沿C-C’方向的截面结构示意图,图17为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图18为图17沿D-D’方向的截面结构示意图,如图15-图18所示,可选的,微带线13与延时线17同层设置,接地金属层19包括第二镂空部192,沿第一基板10的厚度方向,第二镂空部192覆盖微带线13。
其中,如图15-图18所示,通过将微带线13与延时线17设置于同一膜层,可减少一层金属层的设置,从而达到了降低了生产成本、减小基板厚度的目的。并且,微带线13可采用与延时线17相同的材料,使得微带线13与延时线17可在同一制程中制备,从而缩短制程时间。
同时,接地金属层19上设置有与微带线13对应的第二镂空部192,且沿第一基板10的厚度方向,第二镂空部192和微带线13之间存在交叠区域,从而避免接地金属层19对微带线13形成屏蔽而影响辐射单元11与微带线13之间的电场耦合,保证微带线13对相邻辐射单元11之间的去耦合效果。
继续参考图5、图6、图10、图11、图15-图18,可选的,第一基板10和第二基板15之间通过第一贴合胶30贴合,沿第一基板10的厚度方向,第一贴合胶30与辐射单元11之间存在间隙。
其中,如图5、图6、图10、图11、图15-图18所示,在本实施例中,液晶移相器14的第二基板15采用与第一基板10不同的独立基板,在制备天线的过程中,可分别在第一基板10上形成辐射单元11,在第二基板15上形成接地金属层19,再将第一基板10和第二基板15通过第一贴合胶30进行贴合,从而无需在一个基板上设置双面导电金属层即可实现辐射单元11和接地金属层19的制备,进而可降低生产工艺难度,提高生产效率。
进一步地,由于第一贴合胶30的介电常数大于空气的介电常数,因此,沿第一基板10的厚度方向,通过设置第一贴合胶30与辐射单元11之间不交叠,可以降低射频信号在第一基板10和第二基板15之间的介电损耗,从而有利于提高天线的辐射效率。
其中,第一贴合胶30的具体设置形状可以为如图5、图6、图10、图11、图15-图18所示的口字形,但并不局限于此,在其他实施例中,可根据实际需求对第一贴合胶30设置范围进行调整。
需要说明的是,第一贴合胶30的厚度越小,则射频信号在第一基板10和第二基板15之间的介电损耗就会越小,从而有利于提高天线的辐射效率。但第一贴合胶30的厚度过小,则会影响第一贴合胶30贴合的牢固性,因此,可根据第一贴合胶30的材料对第一贴合胶30的厚度进行设置。
例如,当第一贴合胶30采用框胶时,可设置第一贴合胶30的厚度在百微米左右,即其厚度设置范围可以为100μm至1000μm,在保证第一基板10和第二基板15之间贴合牢固度的同时,可使第一贴合胶30具有较薄的厚度,从而使得第一贴合胶30对射频信号的介电损耗较小,有利于提高天线的辐射效率。
图19为本发明实施例提供的一种天线的截面结构示意图,图20为本发明实施例提供的另一种天线的截面结构示意图,如图19和图20所示,可选的,第一基板10和第二基板15为同一基板。
其中,图19中所示的天线结构与图6中所示的天线结构的区别在于第一基板10和第二基板15共用同一基板,同样的,图20中所示的天线结构与图11中所示的天线结构的区别也在于第一基板10和第二基板15共用同一基板,因此,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
如图19和图20所示,在本实施例中,通过设置第一基板10和第二基板15为同一基板,可降低基板的总体厚度,有利于天线的轻薄化设计;同时,还可降低射频信号在基板上的介质损耗,有利于提升天线的辐射效率。
图21为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图22为图21沿E-E’方向的截面结构示意图,图23为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图24为图23沿F-F’方向的截面结构示意图,如图21-图24所示,可选的,本发明实施例提供的天线还包括接地金属层19和同轴电缆接口31,接地金属层19位于第一基板10背离辐射单元11的一侧,且沿第一基板10的厚度方向,接地金属层19与辐射单元11至少部分交叠。同轴电缆接口31位于接地金属层19背离辐射单元11的一侧,第一基板10包括第一通孔101,同轴电缆接口31通过第一通孔101与辐射单元11连接。
具体的,如图21-图24所示,同轴电缆接口31可以包括位于中间的导电内芯311和导电内芯311外层的绝缘外皮312,但并不局限于此。
其中,同轴电缆接口31的导电内芯311穿过第一基板10上的第一通孔101与辐射单元11电连接,同轴电缆接口31可通过外接射频集成电路实现对辐射单元11的同轴馈电,从而使辐射单元11与接地金属层19之间激励起射频电磁场,并通过辐射单元11向外辐射。
继续参考图21-图24,需要说明的是,同轴电缆接口31的导电内芯311与接地金属层19之间通过同轴电缆接口31的绝缘外皮312隔开,以保证同轴电缆接口31的导电内芯311与接地金属层19之间绝缘。
此外,当第一基板10为玻璃基板时,第一通孔101可通过单基板玻璃打孔技术实现。同时,可以利用低温化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)技术,通过双面成膜工艺实现辐射单元11与接地金属层19的制备,但并不局限于此。
图25为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图26为图25沿G-G’方向的截面结构示意图,如图25和图26所示,可选的,本发明实施例提供的天线还包括位于第一基板10远离辐射单元11一侧的波导结构32,波导结构32包括相对设置的第四基板33和第五基板34,第五基板34位于第四基板33远离辐射单元11的一侧。波导结构32包括中空波导管321和接地金属层19,中空波导管321位于第四基板33和第五基板34之间,接地金属层19位于第四基板33和中空波导管321之间。接地金属层19包括第三镂空部193,沿第一基板10的厚度方向,辐射单元11覆盖第三镂空部193,且中空波导管321与第三镂空部193至少部分交叠。中空波导管321用于将馈源提供的射频信号馈入至辐射单元11。
具体的,如图25和图26所示,可在第五基板34上设置馈电导线35,馈电导线35用于传输馈源提供的射频信号,其中,馈源可以为射频集成电路或射频芯片等,本发明实施例对此不做具体限定。
示例性的,如图25和图26所示,可在馈电导线35的一端连接馈电结构40,馈电结构40可与柔性电路板41(Flexible Printed Circuit,FPC)进行绑定,可将射频芯片与柔性电路板41绑定连接,以使馈电导线35通过柔性电路板41接收射频芯片所提供的射频信号。
可选的,如图25和图26所示,馈电结构40可包括馈电分部401、第一接地分部402和第二接地分部403,馈电分部401位于第一接地分部402和第二接地分部403之间,馈电分部401与延时线17连接,用于向延时线17传输射频信号。其中,馈电分部401、第一接地分部402和第二接地分部403构成共面波导(Coplanar waveguide,CPW)结构,共面波导结构具备小体积、轻重量和平面结构的特点,使其具有便于获得线极化、圆极化、双极化和多频段工作等优点,同时,共面波导作为一种性能优越、加工方便的微波平面传输结构,在毫米波频段拥有超过微带线的性能优势。
需要说明的是,馈电导线35的馈电方式并不局限于上述实施例,在其他实施例中,也可通过其他方式向馈电导线35进行馈电。
示例性的,图27为本发明实施例提供的又一种天线的截面结构示意图,
其中,图27中所示的天线结构与图26中所示的天线结构的区别在于直接将天线馈电射频芯片36设置在第五基板34上,从而可使天线馈电射频芯片36与馈电导线35直接连接,实现对射频信号的馈入,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
继续参考图25和图26,沿第一基板10的厚度方向,馈电导线35与中空波导管321至少部分交叠,以将馈电导线35传输的射频信号馈入中空波导管321。
其中,中空波导管321为具有中空腔体的金属管结构,电磁能量可在中空波导管321内部空间被引导传播,金属管壁可以防止对外的电磁能量泄露,从而可以极小的损耗实现信号传输。
继续参考图25和图26,接地金属层19上设置有第三镂空部193,沿第一基板10的厚度方向,辐射单元11、第三镂空部193和中空波导管321之间存在交叠区域,中空波导管321传输的射频信号在接地金属层19的第三镂空部193处耦合到辐射单元11上,以使辐射单元11向外辐射信号,从而实现对辐射单元11的波导馈电。
其中,中空波导管321的管壁材料可以选用但不限于铜等低阻抗材料,以有效降低由于电阻过高所造成的能量损耗,从而有助于提高天线的辐射效率。
此外,中空波导管321的管壁厚度的设置范围可以为1μm至3μm,以使中空波导管321的管壁厚度较薄,有利于降低中空波导管321的占用空间;同时,也可使中空波导管321的厚度大于或等于趋肤深度,从而避免射频信号穿透中空波导管321的管壁而造成能量损失。
继续参考图25,中空波导管321可以为矩形波导管,以实现横电模(TE)或横磁模(TM)模式的信号传输,但并不局限于此。
需要说明的是,中空波导管321的高度可以根据天线的工作波长进行设置,例如,可以设置中空波导管321的高度与天线的工作波长位于同一数量级,以达到较好的信号传输性能,例如,若中空波导管321应用于毫米波天线,则中空波导管321的高度可以为毫米量级;若中空波导管321应用于厘米波天线,则中空波导管321的高度可以为厘米量级。
同时,中空波导管321的直径也可以根据天线的工作波长(工作频率)进行设置,本发明实施例对此不做具体限定。
继续参考图25-图27,第四基板33和第五基板34之间还可设置有支撑结构42,支撑结构42用于支撑第四基板33和第五基板34,从而为中空波导管321提供容纳空间。其中,支撑结构42可采用树脂等材料,以提供良好的支撑性能,本发明实施例对此不作限定。
继续参考图25-图27,可选的,第一基板10和第四基板33之间通过第二贴合胶43贴合,沿第一基板10的厚度方向,第二贴合胶43与辐射单元11之间存在间隙。
其中,如图25-图27所示,在本实施例中,波导结构32的第四基板33采用与第一基板10不同的独立基板,在制备天线的过程中,可分别在第一基板10上形成辐射单元11,在第四基板33上形成接地金属层19,再将第一基板10和第四基板33通过第二贴合胶43进行贴合,从而无需在一个基板上设置双面导电金属层即可实现辐射单元11和接地金属层19的制备,进而可降低生产工艺难度,提高生产效率。
进一步地,由于第二贴合胶43的介电常数大于空气的介电常数,因此,沿第一基板10的厚度方向,通过设置第二贴合胶43与辐射单元11之间不交叠,可以降低射频信号在第一基板10和第四基板33之间的介电损耗,从而有利于提高天线的辐射效率。
其中,第二贴合胶43的具体设置形状可以为如图25-图27所示的口字形,但并不局限于此,在其他实施例中,可根据实际需求对第二贴合胶43设置范围进行调整。
需要说明的是,第二贴合胶43的厚度越小,则射频信号在第一基板10和第四基板33之间的介电损耗就会越小,从而有利于提高天线的辐射效率。但第二贴合胶43的厚度过小,则会影响第二贴合胶43贴合的牢固性,因此,可根据第二贴合胶43的材料对第二贴合胶43的厚度进行设置。
例如,当第二贴合胶43采用框胶时,可设置第二贴合胶43的厚度在百微米左右,即其厚度设置范围可以为100μm至1000μm,在保证第一基板10和第四基板33之间贴合牢固度的同时,可使第二贴合胶43具有较薄的厚度,从而使得第二贴合胶43对射频信号的介电损耗较小,有利于提高天线的辐射效率。
图28为本发明实施例提供的又一种天线的截面结构示意图,如图28所示,可选的,第一基板10和第四基板33为同一基板。
如图28所示,在本实施例中,通过设置第一基板10和第四基板33为同一基板,可降低基板的总体厚度,有利于天线的轻薄化设计;同时,还可降低射频信号在基板上的介质损耗,有利于提升天线的辐射效率。
其中,图28中所示的天线结构与图27中所示的天线结构的区别在于第一基板10和第四基板33共用同一基板,与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。
图29为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图30为图29沿H-H’方向的截面结构示意图,如图4-图30所示,可选的,微带线13浮置,或者,微带线13接地。
示例性的,如图4-图28所示,微带线13可浮置设置,即微带线13不与任何信号线电连接,微带线13不接入任何信号,如此设置,可使微带线13的连接结构简单,容易实现。此外,无需在第一基板10打孔使微带线13与其他结构连接,在采用液晶移相器14的方案中,还可避免将液晶盒打穿而造成液晶泄漏。
在其他实施例中,如图29和图30所示,微带线13也可接地设置,其中,通过将微带线13接地,可使微带线13不易受到外界环境静电积累的影响,可避免射频信号发生相位漂移或者频率漂移,也会使微带线13上形成的寄生电场更加稳定,从而对相邻辐射单元11之间直接耦合场的补偿更加稳定,使去耦效果更加稳定。
需要说明的是,在上述任一实施例提供的天线结构中,均可将微带线13接地以使天线工作更加稳定,本领域技术人员可根据实际需求进行设置,此处不再赘述。
继续参考图29和图30,可选的,本发明实施例提供的天线还包括接地金属层19,接地金属层19位于第一基板10背离辐射单元11的一侧,且沿第一基板10的厚度方向,接地金属层19与辐射单元11至少部分交叠。第一基板10包括第二通孔102,沿第一基板10的厚度方向,第二通孔102与微带线13至少部分交叠,微带线13通过第二通孔102与接地金属层19连接。
具体的,如图29和图30所示,微带线13可通过第一基板10上的第二通孔102与接地金属层19电连接,以实现微带线13的接地设置,从而无需再对微带线13额外设置接口来进行接地,结构更加简单。同时,当第一基板10为玻璃基板时,第二通孔102可通过单基板玻璃打孔技术实现,工艺也容易实现。
需要说明的是,第二通孔102的直径也可根据针对天线的工作频率、阻抗匹配需求以及辐射性能和损耗的需求进行仿真优化设计。例如,可以设置第二通孔102的直径与天线的工作波长位于同一数量级,以达到较好的去耦效果,例如,若去耦结构12应用于毫米波天线,则第二通孔102为毫米量级;若去耦结构12应用于厘米波天线,则第二通孔102为厘米量级。
图31为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图32为图31沿I-I’方向的截面结构示意图,如图31和图32所示,可选的,第一微带线131远离辐射单元组20的一侧设置有第一引流微带线137,第一引流微带线137沿第二方向Y延伸,且第一引流微带线137的一端在第一微带线131的中心位置处与第一微带线131连接。第二微带线132远离辐射单元组20的一侧设置有第二引流微带线138,第二引流微带线138沿第二方向Y延伸,且第二引流微带线138的一端在第二微带线132的中心位置处与第二微带线132连接。第一引流微带线137和第二引流微带线138在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置。
具体的,如图31和图32所示,去耦结构12的两个微带线单元120中,一个微带线单元120由第一微带线131和第一引流微带线137构成,另一个微带线单元120由第二微带线132和第二引流微带线138构成,即,去耦结构12由第一微带线131、第一引流微带线137、第二微带线132和第二引流微带线138这四条微带线13组成。
其中,如图31和图32所示,第一引流微带线137和第二引流微带线138均沿第二方向Y延伸,且第一引流微带线137的一端在第一微带线131的中心位置处与第一微带线131连接,第二引流微带线138的一端在第二微带线132的中心位置处与第二微带线132连接,以使两个微带线单元120在第一基板10上的垂直投影关于辐射单元组20在第一基板10上的垂直投影的中心点O对称设置,从而使得两个微带线单元120上所形成的寄生电场对第一辐射单元111和第二辐射单元112的电场补偿贡献是对称的,避免引入新的附加耦合电场而不利于去耦结构12的去耦效果。
同时,第一引流微带线137可起到引流作用,通过设置第一引流微带线137的一端在第一微带线131的中心位置处与第一微带线131连接,形成T型微带线结构,可使第一微带线131上的感应电荷集中在第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处,即第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处的电流密度最大,从而使第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处的寄生电场强度最大,进而在第一方向X上,使得第一引流微带线137和第一微带线131所在的微带线单元120上所形成的寄生电场对第一辐射单元111和第二辐射单元112的电场补偿贡献是对称的,有利于提高去耦结构12的去耦效果。
同理,第二引流微带线138也可起到引流作用,通过设置第二引流微带线138的一端在第二微带线132的中心位置处与第二微带线132连接,形成T型微带线结构,可使第二微带线132上的感应电荷集中在第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处,即第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处的电流密度最大,从而使第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处的寄生电场强度最大,进而在第一方向X上,使得第二引流微带线138和第二微带线132所在的微带线单元120上所形成的寄生电场对第一辐射单元111和第二辐射单元112的电场补偿贡献是对称的,有利于提高去耦结构12的去耦效果。
图33为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图34为图33沿J-J’方向的截面结构示意图,如图33和图34所示,可选的,第一引流微带线137接地,第二引流微带线138接地。
具体的,如图33和图34所示,如前所述,T型微带线结构在激励工作时,感应电荷会集中在第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处,以及第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处,即,第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处的电流密度最大,第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处的寄生电场强度最大。
在本实施例中,通过将第一引流微带线137和第二引流微带线138接地,以避免第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处,以及第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处的电流密度过大,或者说,避免电荷在第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处,以及第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处积累极化而产生对间接耦合场形成破坏的次生耦合场,从而保证去耦效果。
继续参考图33和图34,可选的,第一基板10背离辐射单元11的一侧设置有接地金属层19,第一基板10上还包括第三通孔103,沿第一基板10的厚度方向,至少一个第三通孔103与第一引流微带线137至少部分交叠,至少一个第三通孔103与第二引流微带线138至少部分交叠,以使第一引流微带线137和第二引流微带线138通过第三通孔103与接地金属层19连接,实现第一引流微带线137和第二引流微带线138的接地设置。其中,T型微带线结构在激励工作时,第一引流微带线137和第二引流微带线138起到引流的作用,使感应电荷经第一引流微带线137和第二引流微带线138流向接地金属层19,避免电荷在第一引流微带线137与第一微带线131的连接点处,以及第二引流微带线138与第二微带线132的连接点处积累极化而产生对间接耦合场形成破坏的次生耦合场,保证去耦效果。
同时,无需对第一引流微带线137和第二引流微带线138额外设置接口来进行接地,结构简单。当第一基板10为玻璃基板时,第三通孔103可通过单基板玻璃打孔技术实现,工艺也容易实现。
需要说明的是,第三通孔103的直径也可根据针对天线的工作频率、阻抗匹配需求以及辐射性能和损耗的需求进行仿真优化设计。例如,可以设置第三通孔103的直径与天线的工作波长位于同一数量级,以达到较好的去耦效果,例如,若去耦结构12应用于毫米波天线,则第三通孔103为毫米量级;若去耦结构12应用于厘米波天线,则第三通孔103为厘米量级。
图35为本发明实施例提供的又一种天线的仿真结果示意图,其中,以第一辐射单元111工作,而第二辐射单元112未工作,即仅向第一辐射单元111进行馈电为例进行说明,曲线S11-3表示设置了去耦结构12之后第一辐射单元111的回波损耗,曲线S22-3表示设置了去耦结构12之后第二辐射单元112的回波损耗;曲线S11-4表示未设置去耦结构12时第一辐射单元111的回波损耗,曲线S22-4表示未设置去耦结构12时第二辐射单元112的回波损耗。
如图33-图35所示,设置了本发明实施例提供的去耦结构12之后,第一辐射单元111在工作带宽范围内的回波损耗没有变得更大,说明第一辐射单元111的辐射性能并未受到影响;而第二辐射单元112在工作带宽范围内的回波损耗变得更大,说明第二辐射单元112所受到的第一辐射单元111电场的影响变小,第一辐射单元111和第二辐射单元112之间的隔离度得到了有效提高。
图36为本发明实施例提供的又一种天线的仿真结果示意图,其中,以第一辐射单元111工作,而第二辐射单元112未工作,即仅向第一辐射单元111进行馈电为例进行说明,曲线S21-3表示设置了去耦结构12之后第一辐射单元111的插入损耗,曲线S21-4表示未设置去耦结构12时第一辐射单元111的插入损耗。如图33、图34和图36所示,设置了本发明实施例提供的去耦结构12之后,第一辐射单元111在工作带宽范围内的插入损耗变得更小,说明第一辐射单元111的辐射效率得到了有效提高。
图37为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图38为图37沿K-K’方向的截面结构示意图,图39为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图40为图39沿L-L’方向的截面结构示意图,如图37-图40所示,可选的,本发明实施例提供的天线还包括阻抗匹配单元44,阻抗匹配单元44与微带线13一一对应连接,阻抗匹配单元44包括电阻、电容和电感中的至少一者。
具体的,如图37-图40所示,每个微带线13都对应连接有阻抗匹配单元44,由前所述,辐射单元11在馈电时会在微带线13上耦合形成寄生电场,阻抗匹配单元44用于调节微带线13的负载大小,微带线13的负载大小的不同可以调节微带线13上寄生电场辐射的难易程度,进而可以调节微带线13上寄生电场在相邻辐射单元11上耦合形成的补偿电场的强度大小,以使补偿电场的强度与辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场强度相匹配,从而刚好抵消掉辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场,实现工作辐射单元11产生的电场对于相邻辐射单元11的电场影响的极小化。
进一步地,阻抗匹配单元44可包括电阻、电容和电感中的至少一者,例如,阻抗匹配单元44可以为一个RLC电路,具体可以为一个电阻串电感并电容的电路结构,其中,电阻可以采用可变电阻器,和/或,电容采用可变电容器等来实现负载的灵活可调,进而实现对相邻辐射单元11间互耦电场的动态补偿,以提升间接耦合场的稳定性,保证去耦合效果。
继续参考图37-图40,可将阻抗匹配单元44与控制柔性电路板45进行电连接,从而可通过将相应的控制集成电路与控制柔性电路板45绑定连接,以使控制集成电路通过控制柔性电路板45向阻抗匹配单元44传输负载控制信号,实现对阻抗匹配单元44负载大小的调节,进而可以在控制集成电路中针对于不同辐射单元11间的耦合情况进行动态调节,并可以集成补偿算法和优化算法,实现去耦效果的最优化。
需要说明的是,在上述任一实施例提供的天线结构中,均可设置微带线13对应连接以实现对相邻辐射单元11间互耦电场的动态补偿,提升间接耦合场的稳定性,保证去耦合效果,本领域技术人员可根据实际需求进行设置,此处不再赘述。
图41为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图42为图41沿M-M’方向的截面结构示意图,图43为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图44为图43沿N-N’方向的截面结构示意图,如图41-图44所示,可选的,本发明实施例提供的天线还包括射频芯片46,射频芯片46与微带线13电连接或耦合连接,射频芯片46用于向微带线13施加附加射频信号。
具体的,如图41-图44所示,天线还设置有射频芯片46,射频芯片46可向微带线13上施加附加射频信号,以在微带线13上形成一个额外的附加电场,这个附加电场与微带线13形成的寄生电场叠加之后,在辐射单元11上耦合形成补偿电场,以对辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场进行补偿。其中,附加电场的强度、波形等均可通过射频芯片46进行精细调节,以使补偿电场的强度与辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场强度相匹配,从而刚好抵消掉辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场,实现最优的去耦效果。
例如,若需要较强的补偿电场来抵消掉辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场,可通过射频芯片46在微带线13上叠加一个能够对寄生电场形成正向电场增强的附加电场;若需要较弱的补偿电场来抵消掉辐射单元11上直接耦合形成的耦合电场,可通过射频芯片46在微带线13上叠加一个能够对寄生电场形成反向电场减弱的附加电场。
又例如,可通过射频芯片46调节附加射频信号的波形,以调节微带线13上叠加后的电场的最大辐射方向,从而可使微带线13上的寄生电场与附加电场叠加后向所需辐射方向进行偏移。
采用上述技术方案,可以在射频芯片46中针对于不同辐射单元11间的耦合情况进行动态调节,并可以集成补偿算法和优化算法,实现去耦效果的最优化。
继续参考图41和图42,可将微带线13与控制柔性电路板45进行电连接,从而可通过将射频芯片46与控制柔性电路板45绑定连接,以使射频芯片46通过控制柔性电路板45向微带线13传输附加射频信号,实现对微带线13上附加电场的调节,此时,射频芯片46与微带线13之间为电连接,可以在射频芯片46中针对于不同辐射单元11间的耦合情况进行动态调节,并可以集成补偿算法和优化算法,实现去耦效果的最优化。
继续参考图43和图44,可将射频芯片46设置在第五基板34上,射频芯片46可通过附加中空波导管322向微带线13传输附加射频信号,实现对微带线13上附加电场的调节,此时,射频芯片46与微带线13之间为耦合连接,可以在射频芯片46中针对于不同辐射单元11间的耦合情况进行动态调节,并可以集成补偿算法和优化算法,实现去耦效果的最优化。
继续参考图41和图42,射频芯片46可以与天线馈电射频芯片36为不同的芯片,天线馈电射频芯片36用于向辐射单元11提供射频信号,射频芯片46用于向微带线13提供附加射频信号,从而可采用成本较低的射频芯片实现上述各项功能。
继续参考图43和图44,射频芯片46也可以与天线馈电射频芯片36为同一芯片,即采用单个芯片同时实现向辐射单元11提供射频信号以及向微带线13提供附加射频信号,从而可降低射频芯片的占用空间,有利于天线的高集成度和小型化设计。
需要说明的是,对微带线13上寄生电场的调节方式并不局限于上述实施例,在其他实施例中,还可通过将微带线13连接外挂的独立液晶移相器的方式实现对微带线13上寄生电场的调节,例如,可以在微带线13的一端连接一个SMA接口或SMP接口等射频连接器,在外挂液晶移相器的液晶盒上也设置相应的射频连接器以实现微带线13与外挂液晶移相器之间的连接,进而通过外接液晶移相器来调节微带线13上的寄生电场,实现去耦效果的最优化,本发明实施例对此不作具体限定。
图45为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图46为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,图47为本发明实施例提供的又一种天线的结构示意图,如图45-图47所示,可选的,在任意一行辐射单元11中,相邻设置的任意两个辐射单元11均对应设置有去耦结构12。在任意一列辐射单元11中,相邻设置的任意两个辐射单元11均对应设置有去耦结构12。
示例性的,图45中示出了由两条微带线13组成的去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构,图46中示出了由四条微带线13组成的去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构,图47中示出了具有T型微带线结构的去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构,如图45-47所示,天线可设置阵列排布的多个辐射单元11,在每行辐射单元11中,任意相邻两个辐射单元11均对应设置有去耦结构12,且在每列辐射单元11中,任意相邻两个辐射单元11均对应设置有去耦结构12,从而可以对任意相邻的两个辐射单元11之间的直接耦合场进行补偿抵消,降低任意相邻辐射单元之间的相互耦合,提高任意相邻辐射单元11之间的隔离度,进而解决辐射单元11紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题,有利于提升天线的集成度。
需要说明的是,辐射单元11的数量以及布局可根据实际需求进行设置,本发明实施例对此不作限定。
继续参考图45和图47,可选的,任意相邻的两行辐射单元11之间共用至少一条微带线13,任意相邻的两列辐射单元11之间共用至少一条微带线13。
示例性的,图45中示出了由两条微带线13组成的去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构,其中,任意相邻的两行辐射单元11所对应设置的去耦结构12可共用至少一个微带线单元120,从而可降低去耦结构12在相邻的两行辐射单元11之间所占用的空间,在保证隔离度的条件下,有利于天线的高集成度和小型化设计。同样的,任意相邻的两列辐射单元11所对应设置的去耦结构12也可共用至少一个微带线单元120,从而可降低去耦结构12在相邻的两列辐射单元11之间所占用的空间,在保证隔离度的条件下,有利于天线的高集成度和小型化设计。
图47中示出了具有T型微带线结构的去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构,其中,任意相邻的两行辐射单元11所对应设置的去耦结构12可共用至少一条微带线13,从而可降低去耦结构12在相邻的两行辐射单元11之间所占用的空间,在保证隔离度的条件下,有利于天线的高集成度和小型化设计。同样的,任意相邻的两列辐射单元11所对应设置的去耦结构12也可共用至少一条微带线13,从而可降低去耦结构12在相邻的两列辐射单元11之间所占用的空间,在保证隔离度的条件下,有利于天线的高集成度和小型化设计。
需要说明的是,去耦结构12在辐射单元阵列中的二维布局结构并不局限于上述实施例,在其他实施例中,去耦结构12在辐射单元阵列中也可采用其他布局结构,本发明实施例对此不做具体限定。
本发明实施例提供的天线可以为液晶天线和相控阵天线等类型的天线,但并不局限于此,可以理解的是,在任何具有多个辐射单元的天线中,均可采用本发明中任一实施例提供的去耦结构降低相邻辐射单元之间的相互耦合,提高辐射单元之间的隔离度,进而解决辐射单元紧密摆放的天线在相邻辐射单元会存在很强的相互耦合的问题,提升天线的集成度。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,根据设计要求和其他因素,可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (20)

1.一种天线,其特征在于,包括第一基板、多个辐射单元和至少一个去耦结构,多个所述辐射单元在所述第一基板的一侧阵列排布;
至少两个相邻的所述辐射单元构成一个辐射单元组,所述辐射单元组包括相邻设置的第一辐射单元和第二辐射单元;
所述去耦结构与所述辐射单元组对应设置,所述去耦结构包括两个微带线单元,所述微带线单元包括至少一条微带线;
所述第一辐射单元和所述第二辐射单元同层设置且沿第一方向排列;
沿第二方向,两个所述微带线单元分别位于所述辐射单元组的相对两侧,且两个所述微带线单元在所述第一基板上的垂直投影关于所述辐射单元组在所述第一基板上的垂直投影的中心点对称设置;
其中,所述第二方向与所述第一方向相交。
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
两个所述微带线单元中的一者包括第一微带线,另一者包括第二微带线;
所述第一微带线和所述第二微带线均沿所述第一辐射单元和所述第二辐射单元的排列方向延伸;
所述第一微带线和所述第二微带线在所述第一基板上的垂直投影关于所述辐射单元组在所述第一基板上的垂直投影的中心点对称设置。
3.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
两个所述微带线单元中的一者包括沿所述第一方向排列的第三微带线和第四微带线,且所述第三微带线和所述第四微带线之间绝缘;另一者包括沿所述第一方向排列的第五微带线和第六微带线,且所述第五微带线和所述第六微带线之间绝缘;
所述第三微带线、所述第四微带线、所述第五微带线和所述第六微带线均沿所述第一方向延伸;
沿所述第二方向,所述第三微带线和所述第五微带线与所述第一辐射单元至少部分交叠,所述第四微带线和所述第六微带线与所述第二辐射单元至少部分交叠。
4.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述微带线与所述辐射单元同层设置。
5.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括位于所述第一基板远离所述辐射单元一侧的液晶移相器,所述液晶移相器包括相对设置的第二基板和第三基板,所述第三基板位于所述第二基板远离所述辐射单元的一侧;
所述液晶移相器还包括延时线、液晶层和接地金属层;
所述液晶层位于所述第二基板和所述第三基板之间,所述延时线位于所述第三基板和所述液晶层之间,所述接地金属层位于所述第二基板和所述液晶层之间;
所述接地金属层包括第一镂空部,沿所述第一基板的厚度方向,所述辐射单元覆盖所述第一镂空部。
6.根据权利要求5所述的天线,其特征在于,
所述微带线与所述延时线同层设置;
所述接地金属层包括第二镂空部,沿所述第一基板的厚度方向,所述第二镂空部覆盖所述微带线。
7.根据权利要求5所述的天线,其特征在于,
所述第一基板和所述第二基板之间通过第一贴合胶贴合;
沿所述第一基板的厚度方向,所述第一贴合胶与所述辐射单元之间存在间隙。
8.根据权利要求5所述的天线,其特征在于,
所述第一基板和所述第二基板为同一基板。
9.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括接地金属层和同轴电缆接口;
所述接地金属层位于所述第一基板背离所述辐射单元的一侧,且沿所述第一基板的厚度方向,所述接地金属层与所述辐射单元至少部分交叠;
所述同轴电缆接口位于所述接地金属层背离所述辐射单元的一侧,所述第一基板包括第一通孔,所述同轴电缆接口通过所述第一通孔与所述辐射单元连接。
10.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括位于所述第一基板远离所述辐射单元一侧的波导结构,所述波导结构包括相对设置的第四基板和第五基板,所述第五基板位于所述第四基板远离所述辐射单元的一侧;
所述波导结构包括中空波导管和接地金属层;
所述中空波导管位于所述第四基板和所述第五基板之间,所述接地金属层位于所述第四基板和所述中空波导管之间;
所述接地金属层包括第三镂空部,沿所述第一基板的厚度方向,所述辐射单元覆盖所述第三镂空部,且所述中空波导管与所述第三镂空部至少部分交叠;
所述中空波导管用于将馈源提供的射频信号馈入至所述辐射单元。
11.根据权利要求10所述的天线,其特征在于,
所述第一基板和所述第四基板之间通过第二贴合胶贴合;
沿所述第一基板的厚度方向,所述第二贴合胶与所述辐射单元之间存在间隙。
12.根据权利要求10所述的天线,其特征在于,
所述第一基板和所述第四基板为同一基板。
13.根据权利要求1-12任一项所述的天线,其特征在于,
所述微带线浮置,或者,所述微带线接地。
14.根据权利要求13所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括接地金属层;
所述接地金属层位于所述第一基板背离所述辐射单元的一侧,且沿所述第一基板的厚度方向,所述接地金属层与所述辐射单元至少部分交叠;
所述第一基板包括第二通孔,沿所述第一基板的厚度方向,所述第二通孔与所述微带线至少部分交叠,所述微带线通过所述第二通孔与所述接地金属层连接。
15.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,
所述第一微带线远离所述辐射单元组的一侧设置有第一引流微带线,所述第一引流微带线沿所述第二方向延伸,且所述第一引流微带线的一端在所述第一微带线的中心位置处与所述第一微带线连接;
所述第二微带线远离所述辐射单元组的一侧设置有第二引流微带线,所述第二引流微带线沿所述第二方向延伸,且所述第二引流微带线的一端在所述第二微带线的中心位置处与所述第二微带线连接;
所述第一引流微带线和所述第二引流微带线在所述第一基板上的垂直投影关于所述辐射单元组在所述第一基板上的垂直投影的中心点对称设置。
16.根据权利要求15所述的天线,其特征在于,
所述第一引流微带线接地,所述第二引流微带线接地。
17.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括阻抗匹配单元,所述阻抗匹配单元与所述微带线一一对应连接;
所述阻抗匹配单元包括电阻、电容和电感中的至少一者。
18.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
所述天线还包括射频芯片,所述射频芯片与所述微带线电连接或耦合连接,所述射频芯片用于向所述微带线施加附加射频信号。
19.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,
在任意一行所述辐射单元中,相邻设置的任意两个所述辐射单元均对应设置有所述去耦结构;
在任意一列所述辐射单元中,相邻设置的任意两个所述辐射单元均对应设置有所述去耦结构。
20.根据权利要求19所述的天线,其特征在于,
任意相邻的两行所述辐射单元之间共用至少一条所述微带线;
任意相邻的两列所述辐射单元之间共用至少一条所述微带线。
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