CN117525832A - 一种天线、感知模块、传感器和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种天线、感知模块、传感器和电子设备。该天线包括地板、主辐射体、第一寄生结构、第二寄生结构、馈电结构和馈电线。馈电线朝向馈电结构的端部沿第一方向延伸,该第一方向为天线的极化方向。第一寄生结构、主辐射体与第二寄生结构在第一方向上依次排列,且在第二方向上的投影均位于地板的平面内,上述第二方向垂直于地板的平面。上述第一寄生结构包括第一寄生贴片和第一导电柱,第一导电柱的两端分别与第一寄生贴片和地板电连接;第二寄生结构包括第二寄生贴片和第二导电柱,第二导电柱的两端分别与第二寄生贴片和地板电连接。该方案可以抑制天线的地板产生的表面波,提升天线的辐射性能,且有利于减小天线的体积。
Description
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域,尤其涉及到一种天线、感知模块、传感器和电子设备。
背景技术
毫米波技术由于其较大的带宽可以提供巨大的通信容量,在5G通信中已经有众多的应用。此外,毫米波技术由于其较高的定向特性和无绕射特性,在探测领域也具有巨大的应用。无论是普通的传统雷达还是多入多出(multiple input multiple output,MIMO)雷达,都是利用发射天线(TX)发射携带有编码的电磁波,通过空间辐射至物体,由于其物体自身的电磁特性,会有散射波传递至接收天线(RX)位置,经由信号处理即可以对目标进行探测。雷达产品的结构通常比较大,天线附近存在较大的地板,由于电磁场原理,会存在大量的表面波(也可以称为表面电流)沿着地板进行传播,从而影响天线的辐射性能,使方向图恶化,对于探测的幅度和精度就会产生影响。
因此,抑制表面波对于优化天线的方向图,提升天线的辐射性能具有重要的意义。
发明内容
本申请提供了一种天线、感知模块、传感器和电子设备,以抑制天线的地板产生的表面波,进而可以优化天线的方向图,提升天线的辐射性能。
第一方面,本申请提供了一种天线,该天线包括地板、主辐射体、第一寄生结构、第二寄生结构、馈电结构和馈电线。上述馈电结构与主辐射体耦合,且馈电结构与馈电线耦合,从而使得主辐射体与馈电线实现信号连接。上述馈电线朝向馈电结构的端部沿第一方向延伸,或者说,上述馈电线沿第一方向延伸的部分与馈电结构耦合。则上述第一方向为天线的极化方向。上述第一寄生结构、主辐射体与第二寄生结构在第一方向上依次排列,也就是说,第一寄生结构和第二寄生结构位于主辐射体沿计划方向的两侧。上述第一寄生结构、主辐射体与第二寄生结构在第二方向上的投影均位于地板的平面内,上述第二方向垂直于地板的平面。也就是说,上述第一寄生结构、主辐射体与第二寄生结构位于与地板不同的平面。本申请通过在主辐射体的极化方向设置第一寄生结构和第二寄生结构,可以减少天线的地板产生的表面波,进而可以优化天线的方向图,提升天线的辐射性能。具体的,上述第一寄生结构包括第一寄生贴片和第一导电柱,第一导电柱的两端分别与第一寄生贴片和地板电连接,也就是说,第一寄生贴片通过第一导电柱与地板电连接;第二寄生结构包括第二寄生贴片和第二导电柱,第二导电柱的两端分别与第二寄生贴片和地板电连接,也就是说,第二寄生贴片通过第二导电柱与地板电连接。该技术方案中的第一寄生结构和第二寄生结构的结构较为简单,有利于减小天线的体积。
一种可能的技术方案中,上述第一寄生贴片包括第一子寄生贴片和第二子寄生贴片,第一导电柱包括第一子导电柱和第二子导电柱。第一子导电柱的两端分别与第一子寄生贴片和地板电连接,第二子导电柱的两端分别与第二子寄生贴片和地板电连接。第一子寄生贴片与第二子寄生贴片沿第三方向排列,上述第三方向垂直于第一方向。该技术方案中,第一子寄生贴片和第二子寄生贴片可以形成偶极子寄生结构,从而第一寄生结构产生的沿第三方向的电流可以相互抵消,有利于保持天线的极化方向不变,有利于保持天线沿法向进行辐射。此外,也可以使第一寄生结构和第二寄生结构产生法向的辐射,从而提升天线增益。
一种具体的技术方案中,上述第一子导电柱与第一子寄生贴片朝向第二子寄生贴片的一侧的边缘电连接,第二子导电柱与第二子寄生贴片朝向第一子寄生贴片的一侧的边缘电连接。该方案可以使第一寄生结构的电长度较长,从而减少浪费,充分利用第一寄生结构来实现抑制表面波的作用,有利于减小第一寄生结构的尺寸,进而减小整个天线的尺寸。
另一种具体的技术方案中,上述第一子导电柱与第一子寄生贴片背离第二子寄生贴片的一侧的边缘电连接,第二子导电柱与第二子寄生贴片背离第一子寄生贴片的一侧的边缘电连接。同样,该方案可以使第一寄生结构的电长度较长,从而减少浪费,充分利用第一寄生结构来实现抑制表面波的作用,有利于减小第一寄生结构的尺寸,进而减小整个天线的尺寸。
一种技术方案中,第一导电柱位于第一寄生贴片沿第三方向的中心,第三方向垂直于第一方向。该方案中,第一寄生结构不包括缝隙,有利于减小第一寄生结构的尺寸。此外,该实施例中只包括了一个第一导电柱,有利于减小第一寄生结构的尺寸,降低制备难度。
再一种技术方案中,上述第一导电柱包括第三子导电柱和第四子导电柱,第一寄生贴片与第三子导电柱和第四子导电柱分别电连接。上述第三子导电柱和第四子导电柱分别位于第一寄生贴片沿第三方向的两侧的边缘,第三方向垂直于第一方向。该实施例同样可以使得第一寄生结构为对称结构。以便于第一寄生结构沿第三方向的电流可以相互抵消。该方案中,第一寄生结构不包括缝隙,有利于减小第一寄生结构的尺寸。
上述天线还可以包括金属围墙,该金属围墙至少包括第一金属壁和第二金属壁。第一金属壁位于第一寄生结构背离主辐射体的一侧,第二金属壁位于第二寄生结构背离主辐射体的一侧。该方案中,第一金属壁和第二金属壁也可以在一定程度上抑制表面波的传播,以进一步的优化天线的方向图。
一种具体的技术方案中,为了形成上述第一金属壁和第二金属壁,上述天线可以包括多个金属过孔,上述多个金属过孔排列设置,从而形成上述第一金属壁和第二金属壁。从而抑制表面波。该方案中的金属过孔具体形成于多层电路板。
为了提升第一寄生结构的表面波抑制效果,可以使上述第一寄生结构的谐振频率F0与主辐射体工作频段的中心频率F满足:1/2F≤F0<F。
具体设置上述第一寄生结构时,上述第一寄生结构的中心与主辐射体的中心沿第一方向的距离M,与主辐射体工作的中心频率对应的自由空间的波长λ0满足:M≤1/4λ0。该方案可以减小天线的尺寸,且提升第一寄生结构表面波抑制效果。
具体的实施例中,上述第二寄生结构也可以采用上述任一技术方案中的第一寄生结构的结构,此处不进行赘述。例如,可以使上述第一寄生结构和第二寄生结构对称设置于辐射主体的两侧。从而提升天线的对称性,提升天线辐射信号的均匀性。
具体的技术方案中,上述实施例中的天线可以为毫米波天线,从而可以较好的发挥毫米波天线的定向特性和无绕射特性。
上述天线的工作频段具体包括20GHz~70GHz中的至少部分频段。进一步的,天线的工作频段可以为24GHz~60GHz中的至少部分频段。例如,本申请技术方案天线的工作频段具体可以为23GHz~25GHz,或者,天线的工作频段还可以为60GHz~64GHz等。
第二方面,本申请还提供了一种感知模块,该感知模块包括多个上述第一方面的天线,还包括射频芯片和算法处理单元,天线与射频芯片电连接,射频芯片与算法处理单元电连接。该方案中的天线的辐射性能较好,且天线的尺寸可以制备的较小,则感知模块的性能较好,且体积也可以较小。
通过算法处理单元、射频芯片以及天线的配合,可以使得感知模块计算得到目标的位置,以及与目标的位置相关的信息,例如目标的运动速度、运动方向以及距离等信息。
第三方面,本申请还提供了一种传感器,该传感器包括上述第一方面任一技术方案中的天线或者上述第二方面的感知模块。该方案中的天线的辐射性能较好,且天线的尺寸可以制备的较小,则传感器的性能较好,且体积也可以较小。
第四方面,本申请还提供了一种电子设备,该电子设备包括上述第一方面任一技术方案中的天线、上述第二方面的感知模块或者上述第三方面的传感器。该方案有利于提升电子设备的信号辐射性能,目标检测的可靠性,减小电子设备的体积。
附图说明
图1为本申请实施例中感知模块的一种结构示意图;
图2为本申请实施例中天线的一种结构示意图;
图3为本申请实施例中天线的排布结构示意图;
图4为一种天线的结构示意图;
图5为图4中A-A处的剖面结构示意图;
图6为图2中B-B处的剖面结构示意图;
图7为图4所示天线沿极化方向的辐射方向图;
图8为图2所示天线沿极化方向的辐射方向图;
图9为在天线的主辐射体所在的一侧设置介质板的结构示意图;
图10为图4所示的天线在设置介质板后沿极化方向的辐射方向图;
图11为图2所示的天线在设置介质板后沿极化方向的辐射方向图;
图12为图4所示天线的地板电流分布图;
图13为图2所示天线的地板电流分布图;
图14为本申请实施例中寄生结构的一种结构示意图;
图15为本申请实施例中寄生结构的俯视结构示意图;
图16为图14中C-C处的剖视结构示意图;
图17为图4所示天线的主辐射体的电流分布图;
图18为图2所示天线的主辐射体和寄生结构的电流分布图;
图19为本申请实施例中天线的另一种结构示意图;
图20为本申请实施例中寄生结构的另一种俯视结构示意图;
图21为图19中D-D处的剖视结构示意图;
图22为图19中天线的电流分布图;
图23为图19所示的天线沿极化方向的辐射方向图;
图24为本申请实施例中天线的另一种结构示意图;
图25为图24中E-E处的剖视结构示意图;
图26为图24中天线的电流分布图;
图27为图24所示的天线沿极化方向的辐射方向图;
图28为本申请实施例中天线的另一种结构示意图;
图29为本申请实施例中寄生结构的一种俯视结构示意图;
图30为图28中F-F处的剖视结构示意图;
图31为图28中天线的电流分布图;
图32为图28所示的天线沿极化方向的辐射方向图;
图33为本申请实施例中天线的一种俯视结构示意图;
图34为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图;
图35为本申请实施例中天线的侧向剖面结构示意图;
图36为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图;
图37为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图;
图38为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图;
图39为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图;
图40为本申请实施例中天线在18GHz频率时的辐射方向图;
图41为本申请实施例中天线在20GHz频率时的辐射方向图;
图42为本申请实施例中天线在24GHz频率时的辐射方向图;
图43为图4所示天线的回波损耗史密斯圆图;
图44为图2所示天线的回波损耗史密斯圆图;
图45为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图。
附图标记:
1-天线; 11-地板;
12-主辐射体; 121-辐射边;
13-第一寄生结构; 131-第一寄生贴片;
1311-第一子寄生贴片; 1312-第二子寄生贴片;
132-第一导电柱; 1321-第一子导电柱;
1322-第二子导电柱; 1323-第三子导电柱;
1324-第四子导电柱; 133-对称轴;
14-第二寄生结构; 141-第二寄生贴片;
142-第二导电柱; 15-馈电结构;
16-馈电线; 17-缝隙;
18-金属围墙; 181-第一金属壁;
182-第二金属壁; 183-第三金属壁;
2-射频芯片; 3-算法处理单元;
4-介质板; A-第一方向;
B-第二方向; C-第三方向。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的,而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样,单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式,除非其上下文中明确地有相反指示。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“具体的实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”,除非是以其他方式另外特别强调。
为了方便理解本申请实施例提供的天线,下面首先介绍一下其应用场景。本申请实施例提供的天线适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备:蓝牙(blue-tooth,BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system,GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity,WiFi)通信技术、全球移动通讯系统(global system for mobilecommunications,GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code division multipleaccess,WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution,LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能家居产品、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜、车辆的智能导航装置、安防的智能感知装置(如智能感知摄像头)、无人机。无人运输车、机器人或者医疗感知产品等。电子设备还可以是具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备,5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(publicland mobile network,PLMN)中的电子设备等,本申请实施例对此并不限定。
上述任意一种电子设备都可以包括本申请实施例中的天线,以实现电子设备的通信或者探测功能。具体的实施例中,上述电子设备中的天线可以直接安装于电子设备,并与电子设备中的处理器进行电连接,以实现电子设备的通信功能和/或探测功能。或者,还可以使天线集成于传感器或者感知模块,再将上述传感器或者感知模块安装于电子设备,并使电子设备的处理器与传感器或者感知模块进行电连接,以实现电子设备的通信功能和/或探测功能。上述处理器具体可以指芯片,只要能够对数据进行处理并实现电子设备的至少部分功能即可,本申请对此不做限制。
可以理解的,上述天线还可以应用于感知模块或者传感器,从而用于监测目标的位置,以及与目标的位置相关的参数,例如,目标的速度和运动方向等。图1为本申请实施例中感知模块的一种结构示意图,请参考图1,感知模块包括阵列排布的多个天线1,还包括射频芯片2和算法处理单元3。每个天线1包括射频接口,用于与射频芯片2连接。上述多个天线1中包括发射天线和接收天线,具体的实施例中,上述发射天线与接收天线的物理结构可以相同,只是,天线1的射频接口连接到射频芯片2的发射接口时,该天线1即为发射天线;射频接口连接到射频芯片2的接收接口时,该天线1即为接收天线。上述天线1通过上述射频接口与射频芯片2连接,上述射频芯片2与算法处理单元3连接。具体的,射频芯片2用于将算法处理单元3输出的数字信号转为射频信号,并将射频信号发送至发射天线,并且接收由接收天线捕获到的电磁波信号,并将电磁波信号转为射频信号,再将射频信号发送至算法处理单元3。算法处理单元3用于发出需求的数字信号,并接收目标反射的射频信号(通过射频芯片对接收天线接收到的电磁波信号处理后得到的),并计算得到目标的位置、速度、距离等信息。
下面列举感知模块一种具体的工作过程:算法处理单元3确定需求的数字信号,并将该数字信号传递至射频芯片2,射频芯片2将数字信号转为射频信号,并将射频信号发送至发射天线,发射天线将上述射频信号以电磁波信号的形式辐射出来,电磁波信号经过目标的散射形成回波的电磁波信号;回波的电磁波信号由接收天线接收,并通过射频芯片2转换成射频信号后传输至算法处理单元3,算法处理单元3对上述射频信号进行计算,得到目标的位置、速度、距离等信息。
天线1作为感知模块的核心,承载接收与发射电磁波信号的重任,因此,天线1的方向图的改善以及辐射性能的提升,都可以提升感知模块的感知精度和速度。
此外,本申请实施例中的传感器可以包括上述天线1或者感知模块,主要可以用于检测目标的位置、速度、距离等信息。该传感器具体可以为感知传感器,例如雷达。
为了便于理解本申请实施例,下面对于本申请实施例中出现的术语进行简单的介绍。
主辐射体:是天线中用于接收/发送电磁波辐射的装置。具体的,主辐射体将来自发射机的导波能量较变为无线电波,或者将无线电波转换为导波能量,用来辐射和接收无线电波。发射机所产生的已调制的高频电流能量(或导波能量)传输到发射用的主辐射体(对应发射天线的主辐射体),通过主辐射体将其转换为某种极化的电磁波能量,并向所需方向辐射出去。接收用的主辐射体(对应接收天线的主辐射体)将来自空间特定方向的某种极化的电磁波能量又转换为已调制的高频电流能量,输送到接收机输入端。
主辐射体可以是具有特定形状和尺寸的导体,例如线状或片状等,本申请不限定具体的形状。在本申请实施例中,主辐射体具体为片状辐射体,该片状辐射体可以为普通贴片(Patch)或者超表面贴片(Meta Patch)。具体的,该片状辐射体可以由导电片/金属片实现,例如铜片等。在一个实施例中,片状辐射体可以由导电涂层实现,例如银浆天线等。片状辐射体的形状包括圆形、矩形、环形等,本申请不限定具体的形状。
地板:可泛指电子设备(比如手机)内任何接地层、或接地板、或接地金属层等的至少一部分,或者上述任何接地层、或接地板、或接地部件等的任意组合的至少一部分,“地板”可用于电子设备内元器件的接地。一个实施例中,“地板”可以包括以下任一个或多个:电子设备的电路板的接地层、电子设备中框形成的接地板、屏幕下方的金属薄膜形成的接地金属层、电池的导电接地层,和与上述接地层/接地板/金属层有电连接的导电件或金属件。一个实施例中,电路板可以是印刷电路板(printed circuit board,PCB),例如具有8、10、12、13或14层导电材料的8层、10层或12至14层板,或者通过诸如玻璃纤维、聚合物等之类的介电层或绝缘层隔开和电绝缘的元件。
上述任何接地层、或接地板、或接地金属层由导电材料制得。一个实施例中,该导电材料可以采用以下材料中的任一者:铜、铝、不锈钢、黄铜和它们的合金、绝缘基片上的铜箔、绝缘基片上的铝箔、绝缘基片上的金箔、镀银的铜、绝缘基片上的镀银铜箔、绝缘基片上的银箔和镀锡的铜、浸渍石墨粉的布、涂覆石墨的基片、镀铜的基片、镀黄铜的基片和镀铝的基片。本领域技术人员可以理解,接地层/接地板/接地金属层也可由其它导电材料制得。
馈电点:主辐射体上与传输线的耦合处通常称为馈电点。对于本申请技术方案,主辐射体通过馈电点与馈电结构耦合,本申请实施例中的馈电点不能狭义的理解为一个点,还可以是区域。例如,馈电结构通过馈电点与主辐射体直接耦合,即有电连接时,馈电点可以是辐射体上的某个点或区域;馈电结构通过馈电点与主辐射体间接耦合,即有间隙时,馈电点可以是与馈电结构存在间隙的点或区域。
馈电线:又叫传输线,指天线的收发机与主辐射体之间的连接线。传输线可随频率和形式不同,直接传输电流波或电磁波。传输线包括导线传输线、同轴线传输线、波导、或微带线等。传输线根据实现形式不同可以包括支架天线体、或玻璃天线体等。传输线根据载体不同可以由LCP(Liquid Crystal Polymer,液晶聚合物材料)、FPC(Flexible PrintedCircuit,柔性印刷电路板)、或PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)等来实现。
天线方向图:也称辐射方向图。是指在离天线一定距离处,天线辐射场的相对场强(归一化模值)随方向变化的图形,通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。天线方向图通常都有多个辐射波束。其中辐射强度最大的辐射波束称为主瓣,其余的辐射波束称为副瓣或旁瓣。在副瓣中,与主瓣相反方向上的副瓣也叫后瓣。
天线增益:用于表征天线把输入功率集中辐射的程度。通常,天线方向图的主瓣越窄,副瓣越小,天线增益越高。
谐振频率:又叫共振频率。谐振频率可以有一个频率范围,即,发生共振的频率范围。谐振频率可以是回波损耗特性小于-6dB的频率范围。共振最强点对应的频率就是中心频率-点频率。中心频率的回波损耗特性可以小于-20dB。
谐振频段:谐振频率的范围是谐振频段,谐振频段内任一频点的回波损耗特性可以小于-6dB或-5dB。
工作频段:无论何种类型的天线,总是在一定的频率范围(频段宽度)内工作。例如,支持B40频段的天线,其工作频段包括2300MHz~2400MHz范围内的频率,或者是说,该天线的工作频段包括B40频段。满足指标要求的频率范围可以看作天线的工作频段。工作频段的宽度称为工作带宽。全向天线的工作带宽可能达到中心频率的3-5%。定向天线的工作带宽可能达到中心频率的5-10%。带宽可以认为是中心频率(例如,偶极子的谐振频率)两侧的一段频率范围,其中天线特性在中心频率的可接受值范围内。
谐振频段和工作频段可以相同或不同,或者其频率范围可以部分重叠。在一个实施例中,天线的谐振频段可以覆盖该天线的多个工作频段。
波长:或者工作波长,可以是谐振频率的中心频率对应的波长或者天线所支持的工作频段的中心频率对应的波长。例如,假设天线的上行频段(谐振频率为1920MHz至1980MHz)的中心频率为1955MHz,那工作波长可以为利用1955MHz这个频率计算出来的波长。不限于中心频率,“工作波长”也可以是指谐振频率或工作频段的非中心频率对应的波长。
回波损耗:可以理解为经过天线电路反射回天线端口的信号功率与天线端口发射功率的比值。反射回来的信号越小,说明通过天线向空间辐射出去的信号越大,天线的辐射效率越大。反射回来的信号越大,说明通过天线向空间辐射出去的信号越小,天线的辐射效率越小。
电长度:电长度可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)乘以电或电磁信号在媒介中的传输时间与这一信号在自由空间中通过跟媒介物理长度一样的距离时所需的时间的比来表示,电长度可以满足以下公式:
其中,L为物理长度,a为电或电磁信号在媒介中的传输时间,b为在自由空间中的中传输时间。
或者,电长度也可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)与所传输电磁波的波长之比,电长度可以满足以下公式:
其中,L为物理长度,λ为电磁波的波长。
在本申请的一些实施例中,辐射体的物理长度,可以理解为辐射体的电长度±20%之内,例如,±10%之内,或±5%之内。
本申请的实施例中,天线的某种波长模式(如二分之一波长模式等)中的波长可以是指该天线辐射的信号的波长。应理解的是,辐射信号在空气中的波长可以如下计算:波长=光速/频率,其中频率为辐射信号的频率。辐射信号在介质中的波长可以如下计算:波长=(光速/√ε)/频率,其中,ε为该介质的相对介电常数,频率为辐射信号的频率。
耦合:可理解为直接耦合和/或间接耦合,“耦合连接”可理解为直接耦合连接和/或间接耦合连接。直接耦合又可以称为“电连接”,理解为元器件物理接触并电导通;也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board,PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式;“间接耦合”可理解为两个导体通过隔空/不接触的方式电导通。在一个实施例中,间接耦合也可以称为电容耦合,例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。
本申请实施例中提及的共面、对称(例如,轴对称、或中心对称等)、平行、垂直、相同(例如,长度相同、宽度相同等等)等这类限定,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义。共面的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在垂直于其共面平面的方向上可以存在小于预定阈值的偏差。相互平行或垂直的两个天线单元之间可以存在预定角度的偏差。在一个实施例中,预定阈值可以小于或等于1mm的阈值,例如预定阈值可以是0.5mm,或者可以是0.1mm。在一个实施例中,预定角度可以是±10°范围内的角度,例如预定角度偏差为±5°。
本申请实施例中提及的中心和边缘等某结构的设定位置的限定,均可以理解为一定的区域内,而非限定的具体的点或者边。例如,上述中心可以指某结构的中心区域,例如,该结构沿设定方向的中心,可以理解为该结构沿设定方向中心的±10%的区域,例如该结构沿设定方向中心的±5%或者±2%,而非绝对中心。某结构的边缘也可以指该结构的边缘区域,例如,该结构具有侧边,则靠近侧边的10%范围内,例如5%范围内,或者2%范围内,都可以理解为上述边缘区域。
图2为本申请实施例中天线的一种结构示意图,如图2所示,本申请实施例中的天线1包括地板11、主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14。其中,主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14设置于地板11的同一侧。上述天线1还可以包括馈电结构15和馈电线16,上述馈电结构15与主辐射体12耦合,馈电线16与馈电结构15耦合。上述馈电线16朝向馈电结构15的一端沿第一方向A延伸,此处可以认为馈电线16朝向馈电结构15的一端的设定长度部分沿第一方向A延伸。上述馈电结构15具体可以与主辐射体12的馈电点耦合。上述第一寄生结构13、主辐射体12与第二寄生结构14在第一方向A上依次排列,也就是说,沿第一方向A,上述主辐射体12位于第一寄生结构13和第二寄生结构14之间,第一寄生结构13和第二寄生结构14位于主辐射体12的两侧。主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14位于与上述地板11不同的平面。在一个实施例中,上述主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14沿第二方向B的投影均位于上述地板11所在的平面内,上述第二方向B垂直于地板11的平面。在一个实施例中,主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14可以是共面的。
上述第一方向A具体可以为主辐射体12的极化方向A。上述主辐射体12在第一方向A两侧的边可以为辐射边121,图2所示实施例中的辐射边121与极化方向A垂直。如图2中所示的方向A即为上述第一方向A,也为主辐射体12的极化方向A。该方案通过在主辐射体12的极化方向A设置第一寄生结构13和第二寄生结构14,可以减少天线1的地板11产生的表面波,进而可以优化天线1的方向图,提升天线1的辐射性能。
请继续参考图2,上述第一寄生结构13包括第一寄生贴片131和第一导电柱132,该第一导电柱132的两端分别与第一寄生贴片131和地板11电连接。也就是上述第一导电柱132连接于第一寄生贴片131与地板11之间,使得第一寄生贴片131与地板11实现电连接。第二寄生结构14包括第二寄生贴片141和第二导电柱142,第二导电柱142的两端分别与第二寄生贴片141和地板11电连接。也就是上述第二导电柱142连接于第二寄生贴片141与地板11之间,使得第二寄生贴片141与地板11实现电连接。在一个实施例中,上述第一导电柱132和第二导电柱142可以由金属过孔实现。本申请实施例中,主辐射体12也可以为贴片结构。主辐射体12和第一寄生结构13以及第二寄生结构14可以同步制作于同一介质板,有利于简化天线1的制备工艺。此外,本申请中的第一寄生结构13和第二寄生结构14的结构较为简单,占用空间较少,有利于减小天线1的尺寸,降低天线1的制备成本。
在具体的实施例中,本申请不限定主辐射体12从馈电结构15馈入能量的方式。例如图2所示的实施例中,主辐射体12利用缝隙17进行馈电。此时,认为缝隙17即为天线1的馈电结构15,可以使缝隙17长度方向垂直于主辐射体12的第一方向A,馈电线16沿第一方向A延伸且与缝隙17耦合。缝隙17与主辐射体12耦合。或者,还可以采用馈电针进行馈电,此时,馈电针即为天线1的馈电结构15。可以使馈电针与主辐射体12的中心相避开,且馈电线16与馈电针耦合的部分沿第一方向A延伸。
值得说明的是,本申请实施例中,第一寄生贴片131和第二寄生贴片141与地板11之间的距离,和主辐射体12与地板11之间的距离可以相同,也可以不同,本申请不做限制。另外,上述第一寄生贴片131和第二寄生贴片141与主辐射体12可以平行也可以不平行,本申请也不做限制。本申请实施例中的附图以第一寄生贴片131和第二寄生贴片141与主辐射体12位于同一平面来说明技术方案,但并不对技术方案形成限制。
上述实施例中的天线可以为毫米波天线,从而可以较好的发挥毫米波天线的定向特性和无绕射特性。
此外,上述天线的工作频段具体包括20GHz~70GHz中的至少部分频段。进一步的,天线的工作频段可以为24GHz~60GHz中的至少部分频段。例如,本申请实施例的,天线的工作频段具体可以为23GHz~25GHz,或者,天线的工作频段还可以为60GHz~64GHz等。当然,其它实施例中,工作频段的至少部分包括低于20GHz的天线以及工作频段的至少部分高于70GHz的天线也可以应用本申请实施例中的技术方案。例如,天线的工作频率可以包括15GHz、18GHz、20GHz、22GHz、22GHz、26GHz、28GHz、30GHz、35GHz、38GHz、40GHz、42GHz、45GHz、46GHz、49GHz、50GHz、52GHz、55GHz、58GHz、62GHz、65GHz、68GHz、72GHz、75GHz、78GHz或者80GHz等,此处不做一一列举。
图3为本申请实施例中天线的排布结构示意图,如图3所示,天线可以具有多种排布方式。如图3中的(a)所示,一种实施例中,上述天线1可以沿第一方向A排布,可以使每个天线1仍包括第一寄生结构13和第二寄生结构14,进行简单的排布。如图3中的(b)所示,另一种实施例中,上述天线1也是沿第一方向A排布,可以使相邻的天线1共用一个寄生结构。相邻的两个天线1之间的寄生结构对于一侧的主辐射体相当于第一寄生结构,而相对于另一侧的主辐射体12相当于第二寄生结构。该实施例有利于减小天线1的体积,实现应用该天线1的产品的小型化,此外还可以降低成本。如图3中的(c)所示,另一种实施例中,上述天线1还可以沿第三方向C排布,该第三方向C垂直于第一方向A。如图3中的(d)所示,再一种实施例中,上述天线1还可以沿与第一方向A呈锐角的方向排列。如图3中的(e)所示,再一种实施例中,上述天线1还可以呈矩阵排布,此时,沿第一方向A相邻的两个天线也可以共用同一个寄生结构,以减小天线的体积。
图4为一种天线的结构示意图,图4所示的天线1与图2所示的天线1相比,差别仅在于图4所示的天线1不包括第一寄生结构13和第二寄生结构14。图5为图4中A-A处的剖面结构示意图,图6为图2中B-B处的剖面结构示意图,图5和图6中的箭头表示电磁波,其中,实线箭头表示天线1辐射出来的工作用的辐射电磁波,虚线箭头表示表面波。如图5所示,天线1的主辐射体12沿法向方向辐射电磁波,且沿地板11的表面传播大量的表面波(本质为在表面传输的电磁波)。但是,本申请技术方案中,请参考图6,电磁波遇到第一寄生结构13和第二寄生结构14时,分别沿第一寄生结构13和第二寄生结构14传输,并从第一寄生结构13和第二寄生结构14的表面向法向辐射,成为工作用的辐射电磁波。仅有少量的电磁波通过地板11的表面进行传输。可见,本申请技术方案中,明显的减少了地板11的表面波。此外,天线1通过第一寄生结构13和第二寄生结构14向法向辐射电磁波,还提升了天线增益。
为了分析本申请实施例中天线抑制表面波的效果,发明人对图2所示的天线1和图4所示的天线1做了对比分析。图7为图4所示天线沿极化方向A的辐射方向图,可见,由于地板11的表面波的影响,图4所示天线沿极化方向A的辐射方向图出现较为明显的抖动,抖动幅度较大。图8为图2所示天线沿极化方向A的辐射方向图,可见,由于增加了第一寄生结构13和第二寄生结构14,本申请实施例中的天线沿极化方向A的辐射方向图抖动有所减缓,抖动幅度降低。
图9为在天线的主辐射体12所在的一侧设置介质板4的结构示意图,如图9所示,为了模拟在使用状态的天线1,发明人在天线1具有主辐射体12的一侧设置了介质板4,也就是该介质板4位于主辐射体12背离地板11的一侧。该介质板4可以模拟天线罩或者其它位于天线1附近的结构。该介质板4的介电常数为3,厚度方向的电长度为介质板4的半波长,值得说明的是,介质板4厚度方向的电长度大致为介质板4的半波长,允许存在一定的误差,例如制备工艺造成的误差等。该介质板4与天线1的主辐射体12的间隙为天线1的中心频率的介质半波长,此处也允许存在一定的误差。图10为图4所示的天线1在设置介质板4后沿极化方向A的辐射方向图,将图10与图7对比发现,图4所示的天线1沿极化方向A的辐射方向图出现更加明显的抖动,抖动幅度更大。除此以外,在应用时,如果天线1组成阵列,那么上述辐射方向图将更加恶化,产生不必要的辐射。图11为图2所示的天线1在设置介质板4后沿极化方向A的辐射方向图,将图11与图10对比发现,增加介质板4后,本申请实施例中的天线1相比图4所示的天线1,沿极化方向A的辐射方向图抖动也明显减缓,抖动幅度也大幅降低。
图12为图4所示天线1的地板11电流分布图,图13为图2所示天线1的地板11电流分布图。将图13与图12对比,可见本申请实施例中的天线1(例如,图2所示的天线1)的地板11表面的电流,明显小于图4所示的天线1的地板11表面的电流。也可以说明本申请实施例中的图电线的表面波抑制效果明显。
上述第一寄生结构13和第二寄生结构14可以具有多种实现方式,下面主要以第一寄生结构13为例来进行说明,而第二寄生结构14也可以采用下述实施例中任一种第一寄生结构13的形式。具体的实施例中,可以使同一个天线1的第一寄生结构13和第二寄生结构14对称设置于主辐射体12的两侧,从而使得天线1的辐射信号较为均匀和对称。当然,在一些可能的实施例中,上述第一寄生结构13和第二寄生结构14也可能不同,或者并非对称设置于主辐射体12的两侧。
例如,图14为本申请实施例中第一寄生结构的一种结构示意图。请结合图2和图14,一种实施例中,上述第一寄生贴片131包括第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312,且第一子寄生贴片1311与第二子寄生贴片1312之间具有一定的缝隙。上述第一导电柱132包括第一子导电柱1321和第二子导电柱1322。第一子寄生贴片1311与第一子导电柱1321电连接,也就是说,第一子导电柱1321的两端分别与第一子寄生贴片1311和地板11电连接,第一子寄生贴片1311通过第一子导电柱1321与地板11电连接;第二子寄生贴片1312与第二子导电柱1322电连接,也就是说,第二子导电柱1322的两端分别与第二子寄生贴片1312和地板11电连接,第二子寄生贴片1312通过第二子导电柱1322与地板11电连接。本申请实施例中,第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312可以形成偶极子寄生结构,从而第一寄生结构13产生的沿第三方向C的电流可以相互抵消,有利于保持天线1的极化方向A不变,有利于保持天线1沿法向进行辐射。此外,也可以使第一寄生结构13和第二寄生结构14产生法向的辐射,从而提升天线增益。
请继续参考图2和图14,上述第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312可以沿第三方向C排列,上述第三方向C具体垂直于主辐射体12的第一方向A。此外,还可以使第一子寄生贴片1311与第二子寄生贴片1312关于对称轴133对称设置,第一子导电柱1321与第二子导电柱1322也关于对称轴133对称设置,上述对称轴133平行于主辐射体12的极化方向A。该方案有利于促进第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312沿第三方向C的电流相互抵消,使得天线1的辐射方向图更好。
上述第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312的形状不做具体限制,但是可以使第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312的形状和尺寸相同,从而便于制备上述第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312,还有利于控制、模拟和分析第一子寄生贴片1311和第二子寄生贴片1312在工作时的电流分布。
具体的实施例中,可以使第一寄生贴片131的形状为矩形,且第一寄生贴片131的一个边缘平行于主辐射体12的第一方向A。值得说明的是,上述第一寄生贴片131的形状为矩形指的第一寄生贴片131大致形状为矩形,实际产品中,上述第一寄生贴片131的边缘可以具有凸起或者凹槽,但是总体为直线型边缘。
图15为本申请实施例中第一寄生结构的俯视结构示意图,请结合图14和图15,上述第一子导电柱1321与第一子寄生贴片1311朝向第二子寄生贴片1312的一侧的边缘电连接,第二子导电柱1322与第二子寄生贴片1312朝向第一子寄生贴片1311的一侧的边缘电连接。该方案可以使第一寄生结构13的电长度较长,从而减少浪费,充分利用第一寄生结构13来实现抑制表面波的作用,有利于减小第一寄生结构13的尺寸,进而减小整个天线1的尺寸。此外,上述第一子导电柱1321与第一子寄生贴片1311沿极化方向A的中心连接,第二子导电柱1322与第二子寄生贴片1312沿极化方向A的中心连接。
值得说明的是,本申请实施例中提到的“边缘”指的边缘区域,例如,指的是靠近侧边的10%的范围内,都可以理解为上述边缘区域。以使得第一子导电柱1321与第一子寄生贴片1311可靠的连接。例如,可以使第一子导电柱1321沿第三方向C的两端均具有一定尺寸的第一子寄生贴片1311。但是,第一子导电柱1321朝向第二子寄生贴片1312的一侧的第一子寄生贴片1311的尺寸,远小于第一子导电柱1321背离第二子寄生贴片1312的一侧的第一子寄生贴片1311的尺寸。具体的,第一子导电柱1321朝向第二子寄生贴片1312的一侧的第一子寄生贴片1311的尺寸为第一子寄生贴片1311的尺寸的10%以内。同样的,可以使第二子导电柱1322朝向第一子寄生贴片1311的一侧的第二子寄生贴片1312的尺寸,远小于第二子导电柱1322背离第一子寄生贴片1311的一侧的第二子寄生贴片1312的尺寸。具体的,第二子导电柱1322朝向第一子寄生贴片1311的一侧的第二子寄生贴片1312的尺寸为第二子寄生贴片1312的尺寸的10%以内。
此外,具体的实施例中,上述第一寄生结构13的电长度为第一寄生结构13的谐振频率对应的波长的一半。该方案中的第一寄生结构13抑制表面波的效果更好,更有利于保证天线1的辐射性能。
值得说明的是,上述“一半”的限定,是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义。实际上述尺寸的限定可以存在一定的偏差。此外,为了保证第一寄生结构13的电长度为第一寄生结构13的谐振频率对应的波长的一半,可以使第一寄生结构13的电长度对应的物理长度为上述谐振频率对应的波长的一半的±10%之内。上述电长度对应的物理长度指的是计算电长度时,计算公式中对应的物理长度。
图16为图14中C-C处的剖视结构示意图,请参考图16,该实施例中第一寄生结构的电长度对应的物理长度为a+b+c+d。
图17为图4所示天线1的主辐射体12的电流分布图,可见主辐射体12的电流沿极化方向A流动。图18为图2所示天线1的主辐射体12、第一寄生结构13和第二寄生结构14的电流分布图,可见,主辐射体12的电流仍然沿极化方向A流动,第一寄生结构13和第二寄生结构14的电流沿第三方向C流动,且第一子寄生贴片1311的电流与第二子寄生贴片1312的电流的流动方向相反且电流值接近,使得第一子寄生贴片1311的电流与第二子寄生贴片1312的电流相互抵消,使天线1的极化方向A保持不变,且仍然朝向法向辐射。
图19为本申请实施例中天线的另一种结构示意图,图20为本申请实施例中第一寄生结构的另一种俯视结构示意图,如图19和图20所示,另一种实施例中,上述第一子导电柱1321与第一子寄生贴片1311背离第二子寄生贴片1312的一侧的边缘电连接,第二子导电柱1322与第二子寄生贴片1312背离第一子寄生贴片1311的一侧的边缘电连接。本实施例中的“边缘”与上文相同,也是指边缘区域,此处不进行详细解释。该实施例同样可以使第一寄生结构13的电长度较长,从而减少浪费,充分利用第一寄生结构13来实现抑制表面波的作用,有利于减小第一寄生结构13的尺寸,进而减小整个天线1的尺寸。此外,上述第一子导电柱1321与第一子寄生贴片1311沿极化方向A的中心连接,第二子导电柱1322与第二子寄生贴片1312沿极化方向A的中心连接。
图21为图19中D-D处的剖视结构示意图,请参考图21,该实施例中第一寄生结构13的电长度为e+f+g+h。
图22为图19中天线的电流分布图,与图18所示的实施例类似,请参考图22,主辐射体12的电流仍然沿第一方向A流动,第一寄生结构13的电流沿第三方向C流动,且第一子寄生贴片1311的电流与第二子寄生贴片1312的电流的流动方向相反且电流值接近,使得第一子寄生贴片1311的电流与第二子寄生贴片1312的电流相互抵消,使天线1的第一方向A保持不变,且仍然朝向法向辐射。
图23为图19所示的天线沿极化方向A的辐射方向图,从图23可见,图23与图7相比,图19所示实施例中的天线沿极化方向A的辐射方向图抖动也明显减缓,抖动幅度也大幅降低。也就是说,图19所示实施例对于抑制天线表面波也具有较好的效果。
图24为本申请实施例中天线的另一种结构示意图,图25为图24中E-E处的剖视结构示意图,如图24和图25所示,另一种实施例中,上述第一寄生贴片131与第一导电柱132电连接,且第一导电柱132背离第一寄生贴片131的一端与地板11电连接。上述第一导电柱132位于第一寄生贴片131沿第三方向C的中心,使得第一寄生结构13为对称结构。以便于第一寄生结构13沿第三方向C的电流可以相互抵消。该方案中,第一寄生结构13不包括缝隙,有利于减小第一寄生结构13的尺寸。此外,该实施例中只包括了一个第一导电柱132,有利于减小第一寄生结构13的尺寸,降低制备难度。
请参考图25,该实施例中第一寄生结构的电长度为2i+j+k。此时可以理解为第一导电柱132同时与第一寄生贴片131位于第一导电柱132两侧的结构连接,第一导电柱132实际使用了两次。
图26为图24中天线的电流分布图,与图18所示的实施例类似,请参考图26,主辐射体12的电流仍然沿极化方向A流动,第一寄生结构13的电流沿第三方向C流动,且第一寄生贴片131在第一导电柱132两端的区域,电流的流动方向相反且电流值接近,使得两部分电流相互抵消,使天线1的极化方向A保持不变,且仍然朝向法向辐射。
图27为图24所示的天线沿极化方向A的辐射方向图,从图27可见,与图7相比,图24所示实施例中的天线沿极化方向A的辐射方向图抖动也明显减缓,抖动幅度也大幅降低。也就是说,图24所示实施例对于抑制天线表面波也具有较好的效果。
图28为本申请实施例中天线的另一种结构示意图,图29为本申请实施例中第一寄生结构的一种俯视结构示意图。如图28和图29所示,另一种实施例中,上述第一导电柱132包括第三子导电柱1323和第四子导电柱1324。上述第一寄生贴片131与第三子导电柱1323和第四子导电柱1324分别电连接,第三子导电柱1323和第四子导电柱1324背离第一寄生贴片131的一端分别与地板11电连接。也就是说,第一寄生贴片131电连接有两个第一导电柱132。上述第三子导电柱1323和第四子导电柱1324分别位于第一寄生贴片131沿第三方向C的两侧的边缘。本实施例中的“边缘”与上文相同,也是指边缘区域,此处不进行详细解释。该实施例同样可以使得第一寄生结构13为对称结构。以便于第一寄生结构13沿第三方向C的电流可以相互抵消。该方案中,第一寄生结构13不包括缝隙,有利于减小第一寄生结构13的尺寸。
图30为图28中F-F处的剖视结构示意图,请参考图30,该实施例中第一寄生结构13的电长度为l+m+n。
图31为图28中天线的电流分布图,与图22所示的实施例类似,请参考图31,主辐射体12的电流仍然沿极化方向A流动,第一寄生结构13的电流沿第三方向C流动,且第一寄生贴片131在第一导电柱132两端的区域电流的流动方向相反且电流值接近,使得两部分电流相互抵消,使天线1的极化方向A保持不变,且仍然朝向法向辐射。
图32为图28所示的天线沿极化方向A的辐射方向图,从图32可见,与图7相比,图32所示实施例中的天线1沿极化方向A的辐射方向图抖动也明显减缓,抖动幅度也大幅降低。也就是说,图26所示实施例对于抑制天线表面波也具有较好的效果。
图33为本申请实施例中天线的一种俯视结构示意图,请参考图33,一种具体的实施例中,可以仅在主辐射体12沿极化方向A的一侧设置第一寄生结构13,从而第一寄生结构13可以抑制该方向的表面波。根据天线1的实际应用场景,可以采用该技术方案,则可以简化天线1的结构,减小天线1的尺寸,降低天线1的成本。
图34为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图,请结合图2和图34,另一种实施例中,还可以在主辐射体12沿极化方向A的两侧分别设置有第一寄生结构13和第二寄生结构14。则可以在主辐射体12的极化方向A的两端抑制表面波,从而提升优化天线1的方向图。
图35为本申请实施例中天线的侧向剖面结构示意图,图36为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图,请继续结合图28、图35和图36,本申请实施例中,天线1还可以包括金属围墙18,该金属围墙18至少包括一个第一金属壁181。该第一金属壁181位于第一寄生结构13背离主辐射体12的一侧。具体的,可以使第一金属壁181与主辐射体12的极化方向A垂直。上述第一金属壁181也可以在一定程度上抑制表面波的传播,以进一步的优化天线1的方向图。
具体的实施例中,请继续参考图35,当天线1仅在主辐射体12的一侧设置第一寄生结构13时,可以仅在该第一寄生结构13背离主辐射体12的一侧设置一个第一金属壁181;或者,另一种实施例如图37所示,图37为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图。当天线1的主辐射体12的两侧分别设置有第一寄生结构13和第二寄生结构14时,则可以使金属围墙18包括第一金属壁181和第二金属壁182,上述第二金属壁182设置于第二寄生结构14背离主辐射体12所在的一侧。也就是说,寄生结构背离主辐射体12的一侧均设置有金属壁。
在具体制备本申请实施例中的天线时,可以在多层电路板上形成上述天线,可以使得天线包括多个金属过孔。上述金属过孔形成与上述多层电路板,具体可以沿第二方向B延伸。多个金属过孔排列形成上述第一金属壁和第二金属壁。上述多个金属过孔可以沿设定方向依次排开,从而形成壁面。上述金属过孔之间的间距可以设置的较小,从而抑制表面波的效果较好。
图38为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图,请参考图38,具体的实施例中,上述金属围墙18还可以包括第三金属壁183,当天线1仅在主辐射体12沿极化方向A的一侧具有第一寄生结构13时,该第三金属壁183位于主辐射体12背离第一寄生结构13一侧,也就是说,第三金属壁183位于主辐射体12沿第一方向A无寄生结构的一侧。
图39为本申请实施例中天线的另一种俯视结构示意图,请结合图39和图2,再一种实施例中,可以使金属围墙18为位于天线1的主辐射体12四周的围墙。具体的,可以在电路板上形成上述金属围墙18,从而有利于简化金属围墙18的制备工艺,且金属围墙18抑制表面波的效果较好。
在具体制备本申请实施例中的天线时,可以在多层电路板上形成上述天线,上述天线的辐射主体、第一寄生结构和第二寄生结构都是指多层电路板上的金属结构。上述金属墙可以为沿垂直于地板的多个金属过孔排列形成,该金属过孔可以与地板电连接。具体的,上述金属过孔之间的间距可以设置的较小,从而抑制表面波的效果较好。
具体的实施例中,上述第一寄生结构13的谐振频率F0与主辐射体12工作频段的中心频率F满足:1/2F≤F0<F。例如,上述F0可以为2/3F、3/4F、3/5F或者5/6F等,本申请对此不做具体限制。该方案可以使寄生结构具有较好的表面波抑制效果,保证天线的辐射性能。
一种实施例中,本申请实施例中天线1的主辐射体12的工作频段的中心频率为24GHz,第一寄生结构13的谐振频率为18GHz左右。此时,主辐射体与地板11之间的间距为0.94mm,第一寄生结构13的电长度为1mm。图40为本申请实施例中天线在18GHz频率时的辐射方向图,可见,产生了明显的裂瓣。而图8示出的天线的辐射方向图,为天线在24GHz频率时的辐射方向图,可见,当寄生结构的谐振频率小于主辐射体12工作频段的中心频率F时,一直表面波效果较好,且可以保证天线的辐射性能。相类似的,另一种实施例中,当寄生结构的电长度调整为0.8mm,谐振频率为20GHz。图41为本申请实施例中天线在20GHz频率时的辐射方向图,可见,产生了明显的裂瓣。也就是说,第一寄生结构13的电长度越大,自身的谐振频率越小。而当天线的主辐射体12的中心频率与第一寄生结构13的谐振频率相同时,辐射性能较差。
此外,再一种实施例中,当第一寄生结构13的谐振频率高于天线1的主辐射体12时,具体的,第一寄生结构13的谐振频率高于24GHz。图42为本申请实施例中天线在24GHz频率时的辐射方向图,可见,此时也不能较小辐射方向图的抖动,也就是说对于表面波的抑制没有效果。
图43为图4所示天线的回波损耗史密斯圆图,图44为图2所示天线的回波损耗史密斯圆图,请参考图43和图44,两者均具有一个谐振结,因此,本申请技术方案可以保证天线的辐射性能。
在具体设置上述第一寄生结构13时,可以使第一寄生结构13的中心与主辐射体12的中心沿主辐射体12的第一方向A的距离M,与主辐射体12工作的中心频率对应的自由空间的波长λ0满足:M≤1/4λ0。例如,上述距离M可以为1/5λ0、1/6λ0、1/7λ0或者1/10λ0等等,本申请不做限制。该方案中,第一寄生结构13与主辐射体12之间的距离较近;一方面有利于减小天线的尺寸;另一方面,寄生结构抑制表面波的效果更加明显。如图45所示,上述第一寄生结构13的中心指的是第一寄生结构13沿第一方向A的中心,具体可以指第一寄生结构13沿第一方向A的中心±10%的区域,例如第一寄生结构13沿第一方向A的中心±2%的区域;主辐射体12的中心指的是主辐射体12沿第一方向A的中心,具体可以指主辐射体12沿第一方向A的中心±10%的区域,例如主辐射体12沿第一方向A的中心±2%的区域。
本申请实施例中提及的中心等这类关于位置、距离的限定,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义。
以上,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (18)
1.一种天线,其特征在于,包括地板、主辐射体、第一寄生结构和第二寄生结构,所述天线还包括馈电结构和馈电线,所述馈电结构与所述主辐射体耦合,所述馈电线与所述馈电结构耦合,所述馈电线朝向所述馈电结构的端部沿第一方向延伸;所述第一寄生结构、所述主辐射体与所述第二寄生结构在第一方向上依次排列,且其在第二方向上的投影均位于所述地板的平面内,所述第二方向垂直于所述地板的平面,所述第一寄生结构包括第一寄生贴片和第一导电柱,所述第一导电柱的两端分别与所述第一寄生贴片和所述地板电连接;所述第二寄生结构包括第二寄生贴片和第二导电柱,所述第二导电柱的两端分别与所述第二寄生贴片和所述地板电连接。
2.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一寄生贴片包括第一子寄生贴片和第二子寄生贴片,所述第一导电柱包括第一子导电柱和第二子导电柱,所述第一子导电柱的两端分别与所述第一子寄生贴片和所述地板电连接,所述第二子导电柱的两端分别与所述第二子寄生贴片和所述地板电连接,所述第一子寄生贴片与所述第二子寄生贴片沿第三方向排列,所述第三方向垂直于所述第一方向。
3.如权利要求2所述的天线,其特征在于,所述第一子导电柱与所述第一子寄生贴片朝向所述第二子寄生贴片的一侧的边缘电连接,所述第二子导电柱与所述第二子寄生贴片朝向所述第一子寄生贴片的一侧的边缘电连接。
4.如权利要求2所述的天线,其特征在于,所述第一子导电柱与所述第一子寄生贴片背离所述第二子寄生贴片的一侧的边缘电连接,所述第二子导电柱与所述第二子寄生贴片背离所述第一子寄生贴片的一侧的边缘电连接。
5.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一导电柱位于所述第一寄生贴片沿第三方向的中心,所述第三方向垂直于所述第一方向。
6.如权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第一导电柱包括第三子导电柱和第四子导电柱,所述第一寄生贴片与所述第三子导电柱和所述第四子导电柱分别电连接,所述第三子导电柱和所述第四子导电柱分别位于所述第一寄生贴片沿第三方向的两侧的边缘,所述第三方向垂直于所述第一方向。
7.如权利要求1~6任一项所述的天线,其特征在于,还包括金属围墙,所述金属围墙至少包括第一金属壁和第二金属壁,所述第一金属壁位于所述第一寄生结构背离所述主辐射体的一侧,所述第二金属壁位于所述第二寄生结构背离所述主辐射体的一侧。
8.如权利要求7所述的天线,其特征在于,所述天线包括多个金属过孔,所述多个金属过孔排列形成所述第一金属壁和所述第二金属壁。
9.如权利要求1~8任一项所述的天线,其特征在于,所述第一寄生结构的谐振频率F0与所述主辐射体工作频段的中心频率F满足:1/2F≤F0<F。
10.如权利要求1~9任一项所述的天线,其特征在于,所述第一寄生结构的中心与所述主辐射体的中心沿所述第一方向的距离M,与所述主辐射体工作的中心频率对应的自由空间的波长λ0满足:M≤1/4λ0。
11.如权利要求1~10任一项所述的天线,其特征在于,所述第一方向为所述天线的极化方向。
12.如权利要求1~11任一项所述的天线,其特征在于,所述第一寄生结构和所述第二寄生结构对称设置于所述辐射主体的两侧。
13.如权利要求1~12任一项所述的天线,其特征在于,所述天线为毫米波天线。
14.如权利要求1~13任一项所述的天线,其特征在于,所述天线的工作频段包括20GHz~70GHz中的至少部分频段。
15.一种感知模块,其特征在于,多个如权利要求1~14任一项所述的天线,还包括射频芯片和算法处理单元,所述天线与所述射频芯片电连接,所述射频芯片与所述算法处理单元电连接。
16.如权利要求15所述的感知模块,其特征在于,所述感知模块用于感知目标的位置。
17.一种传感器,其特征在于,包括如权利要求1~14任一项所述的天线或者如权利要求15或16所述的感知模块。
18.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1~14任一项所述的天线,或者如权利要求15或16所述的感知模块,或者如权利要求17所述的传感器。
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