CN117937116A - 一种相模控制单元、扫描阵列、通信设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相模控制单元、扫描阵列、通信设备及方法，属于无线通信领域。其中相模控制单元包括：缝隙天线结构，设置在第一平面上；具备边射方向图的辐射体，设置在第二平面上；当将第二平面垂直平移至第一平面时，缝隙天线结构与辐射体不发生重叠；馈电线，设置在第三平面上，且第三平面位于第一平面和第二平面之间；馈电线的两端上设有两个用于进行激励的端口。扫描阵列包括多个相模控制单元，将相模控制单元按照预设间隔排布组成相控阵。本发明相比于现有的方案仅通过控制端口间的相位差，即可实现波束在边射方向或端射方向的切换和扫描，同时不需要使用任何有源电路，保证高辐射效率、结构简单、制造成本低，利于相控阵的集成和小型化。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种相模控制单元、扫描阵列、通信设备及方法。
背景技术
在现代移动通信技术中，天线阵列需要具有较宽的辐射波束覆盖范围，以实现通信设备在不同方向上保持稳定的通信连接。而具备多个方向扫描能力的相控阵则可以显著提升天线的利用效率并实现宽角扫描。
现阶段，很多学者对边射和端射的集成扫描阵列进行了相关研究，包括使用共口径组阵技术、使用波束可切换的馈电网络和使用方向图可重构技术。第一现有技术方案将两种辐射体层叠在一起，实现了边射和端射的辐射模式；但是，这种方法增加了天线结构的复杂性和尺寸。第二现有技术方案中使用四个端口对天线进行馈电，实现了二维四波束切换；然而，这种方法同样使得辐射体的体积庞大，不适用于现代无线设备。第三现有技术方案中使用开关控制电路控制辐射体的相位，实现了边射和端射模式的可重构；但是这种方法使用的有源电流，会引入较高的额外损耗。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种相模控制单元、扫描阵列、通信设备及方法。
本发明提供的第一技术方案是：
一种相模控制单元，包括：
缝隙天线结构，设置在第一平面上；
具备边射方向图的辐射体，设置在第二平面上；
馈电线，设置在第三平面上，且所述第三平面位于所述第一平面和所述第二平面之间；所述馈电线的两端上设有两个用于进行激励的端口；
所述第一平面、所述第二平面和所述第三平面不共面。
进一步地，所述辐射体包括两个对称的贴片天线；当将所述第二平面垂直平移至所述第一平面时，所述缝隙天线结构位于两个贴片天线的对称中心处。
进一步地，当所述相模控制单元工作在共模模式时，单元的辐射方向图呈边射模式；当所述相模控制单元工作在差模模式时，单元的辐射方向图呈端射模式；当所述相模控制单元工作在除共模模式和差模模式以外的模式时，单元的辐射方向图同时包含边射模式和端射模式。
进一步地，所述共模模式是两个端口以相位差激励时，所述馈电线在缝隙天线结构的中心位置形成等效磁壁，/>的取值范围为0°～359°；
所述差模模式是两个端口以相位差激励时，所述馈电线在缝隙天线结构的中心位置形成等效电壁，/>的取值范围为/>
进一步地，所述馈电线的结构为对称结构或者非对称结构，当将所述第一平面垂直平移至所述第三平面时，所述馈电线与所述缝隙天线结构发生重叠；两个所述端口的激励形式包括直连激励或耦合激励。
进一步地，所述馈电线上还设有两个对称的金属贴片，所述金属贴片的位置与所述辐射体的位置匹配。
进一步地，所述相模控制单元的辐射方向图呈边射模式时，工作在TM模式；所述相模控制单元的辐射方向图呈端射模式时，工作在缝隙模式。
进一步地，所述缝隙天线结构设置在地板上，所述缝隙天线结构的一端开口延长至地板末端。
进一步地，所述缝隙天线结构包括矩形段和梯形段，其中所述梯形段的短边与所述矩形段连接，所述梯形段的长边连接地板的边沿；或者，
所述缝隙天线结构包括矩形段和方形段，其中方形段的一边与所述矩形段连接，该连接边的对边连接地板的边沿。
本发明所采用的第二技术方案是：
一种针对如上所述的相模控制单元的设计方法，包括以下步骤：
确定边射辐射体和缝隙天线结构初始尺寸；
通过控制两个端口间的相位差为或/>以使相模控制单元形成等效磁壁或等效电壁，进而实现相模控制单元的辐射方向图在边射模式或端射模式之间进行切换。
本发明所采用的第三技术方案是：
一种扫描阵列，包括多个如上所述的相模控制单元，将多个所述相模控制单元按照预设间隔排布组成相控阵。
进一步地，所述相控阵在扫描边射方向时，各个相模控制单元之间保持预设的相位差Δα，同时，相模控制单元的两个端口的相位差保持为相控阵在扫描端射方向时，各个相模控制单元之间保持预设的相位差Δα，同时，相模控制单元的两个端口的相位差保持为/>
进一步地，所述相控阵的阵列排布方式包括平面阵列排布或曲面阵列排布。
本发明所采用的第四技术方案是：
一种无线通信设备，包括如上所述的相模控制单元或如上所述的扫描阵列。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的相模控制单元，仅通过控制端口间的相位差，即可实现波束在边射方向和端射方向进行切换，进而构建成扫描阵列，可以在两个方向上实现宽范围的波束扫描。
(2)本发明的相模控制单元，结构简单、制造成本低，利于相控阵的集成和小型化。
(3)本发明的相模控制单元不需要有源电路和有源器件，具备较高的总辐射效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1为本发明第一实施例提供的相模控制单元的三维视图。
图2为本发明第一实施例提供的相模控制单元的俯视图。
图3为本发明第一实施例提供的相模控制单元的仰视图。
图4为本发明第一实施例提供的相模控制单元的两种辐射模式的反射系数曲线图。
图5为本发明第一实施例提供的相模控制单元的两种辐射模式在Phi＝90°的辐射方向图。
图6为本发明第一实施例提供的相模控制单元的两种辐射模式在Phi＝0°的辐射方向图。
图7为本发明第一实施例提供的相模控制单元的两种辐射模式的实际增益值。
图8为本发明第一实施例提供的扫描阵列的三维视图。
图9为本发明第一实施例提供的扫描阵列的两种辐射模式的有源反射系数曲线图。
图10为本发明第一实施例提供的扫描阵列在边射方向的26GHz扫描方向图。
图11为本发明第一实施例提供的扫描阵列在端射方向的26GHz扫描方向图。
图12为本发明第一实施例提供的扫描阵列在24-28GHz的增益曲线图。
图13为本发明第一实施例提供的扫描阵列在24-28GHz的总辐射效率曲线图。
图14为本发明第二实施例提供的三维视图。
图15为本发明第二实施例提供的俯视图。
图16为本发明第二实施例提供的仰视图。
图17为本发明第三实施例提供的三维视图。
图18为本发明第三实施例提供的俯视图。
图19为本发明第四实施例提供的三维视图。
附图标记：1-第一介质基板，2-第二介质基板，3-n形馈电线，4-第一对称贴片，5-第一端口，6-第二端口，7-第二对称贴片，8-直线渐变式缝隙天线，9-地板，10-一形馈电线，11-椭圆形对称贴片，12-第一耦合端口，13-第二耦合端口，14-菱形对称贴片，15-固定宽度缝隙天线，16-L形馈电线，17-贴片天线，18-第一支撑柱，19-第二支撑柱，20-耦合馈电探针，21-刻有缝隙结构的大地板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，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。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
第一实施例
如图1、图2和图3所示，图1、图2和图3分别是第一实施例提供的相模控制单元的三维视图、俯视图和仰视图。可以看出，相模控制单元设置在两层介质基板上，分别是第一介质基板1和第二介质基板2，第一介质基板1的上表面印刷连接在一起的n形馈电线3和第一对称贴片4，刻有直线渐变式缝隙天线8的地板9印刷在第一介质基板1的下表面，第二介质基板2的上表面印有与第一对称贴片4平行的第二对称贴片7，n形馈电线3的两端分别设置了第一端口5和第二端口6，端口的激励形式为直连激励。需要注意的是，第一对称贴片4并非该相模控制单元的必需部件，该第一对称贴片4用于调带宽，当无需很宽的带宽时，可以去掉该第一对称贴片4，进而简化结构；具体可根据实际设计需要选择。
第一实施例中，当两个端口的相位差时，馈电线在缝隙天线结构中心位置形成等效磁壁，只有对称贴片天线结构参与辐射，缝隙天线结构几乎没有电流经过，此时称作相模控制单元处于共模激励模式；当两个端口的相位差/>时，馈电线在缝隙天线结构中心位置形成等效电壁，主要是缝隙天线结构在辐射，对称贴片天线结构上电场很小，称作相模控制单元处于差模激励模式。
如图4所示，图4是第一实施例的相模控制单元在共模激励模式和差模激励模式下的反射系数曲线，共模激励模式的工作频段是24-28GHz，差模激励模式的频率范围是23.2-29.2GHz。
如图5和图6所示，图5和图6分别是第一实施例的相模控制单元在共模激励模式和差模激励模式在Phi＝90°和Phi＝0°两个方向上的辐射方向图，可以看出共模激励模式下，相模控制单元的方向图呈边射模式，差模激励模式下，相模控制单元的方向图呈端射模式。
如图7所示，图7是第一实施例提供的相模控制单元的两种辐射模式的实际增益值。在24-28GHz的工作频段内，共模激励模式的增益约为7dBi，差模激励模式的增益约为4.5dBi。
针对上述相模控制单元，本实施例提供一种设计方法，包括以下步骤：
S1、确定模控制单元中辐射体和缝隙天线结构初始尺寸。
作为一种可选的实施方式，以边射辐射体工作在TM01模为例，边射辐射体的尺寸为0.25λ0-0.75λ0，其中λ0表示中心工作频率f0处电磁波在真空中的波长。
S2、通过控制两个端口间的相位差为或/>以使相模控制单元形成等效磁壁或等效电壁，进而实现相模控制单元的辐射方向图在边射模式或端射模式之间进行切换。
如图8所示，基于上述的相模控制单元，本实施例还提供一种扫描阵列，本实施例中的扫描阵列包括四个相模控制单元成线性排布。需要注意的是，多个相模控制单元可以呈直线排布，也可以呈曲线排布，还可以呈现其他的排布形状，本申请对多个相模控制单元排布形状并不限定。
第一实施例的扫描阵列中，将相模控制单元进行微调以作为相控阵的阵元。
如图9所示，图9是第一实施例提供的扫描阵列的两种辐射模式的有源反射系数曲线图。阵列中四个相模控制单元在共模激励模式和差模激励模式下的工作带宽可以覆盖24-28GHz。
如图10所示，图10是第一实施例的扫描阵列工作在边射辐射模式下，26GHz的扫描方向图的测试结果和仿真结果，如图9中实线和虚线所示。在3dB增益下降，-5dB旁瓣水平的情况下，扫描阵列可以在-55°～+55°的范围内实现波束扫描。
如图11所示，图11是第一实施例的扫描阵列工作在端射辐射模式下，26GHz的扫描方向图的测试结果和仿真结果，如图9中实线和虚线所示。在1.5dB增益下降，-5dB旁瓣水平的情况下，扫描阵列可以在-65°～+65°的范围内实现波束扫描。
如图12所示，图12是第一实施例提供的扫描阵列在24-28GHz的增益曲线图。在24-28GHz的工作频段内，共模激励模式的增益约为11dBi，差模激励模式的增益约为8dBi。
如图13所示，图13是第一实施例提供的扫描阵列在24-28GHz的总辐射效率曲线图。在24-28GHz的工作频段内，共模激励模式的总效率约为90％，差模激励模式的总效率约为85％。
第二实施例
如图14、图15和图16所示，图14、图15和图16分别是第二实施例的相模控制单元的三维视图、俯视图和仰视图。第二实施例中同样将相模控制单元设置在两层介质基板上，其与第二实施例中的区别在于：印刷在底层介质基板上表面的一形馈电线10和椭圆形对称贴片11，底层介质基板的下表面印刷有固定宽度缝隙天线15的地板，顶层介质基板的上表面则刻有菱形对称贴片14。另外，一形馈电线10的两端分别设有第一耦合端口12和第二耦合端口13，即本实施例中的端口激励形式为耦合激励。
第二实施例中的馈电线的形状为一形，边射辐射体为圆形贴片天线或菱形贴片天线，缝隙天线的形状为固定宽度的矩形。值得注意的是，本发明提及的各部分结构，在形状上不受限定，任何形状的结构使用本发明提及的设计方法下，均应该被保护。
第三实施例
如图17和图18所示，图17和图18分别是第三实施例的相模控制单元的三维视图和俯视图。第三实施例和第一实施例中的缝隙天线结构一样，但是馈电线的形状并不相同，具备边射方向图的辐射体也不相同，第一实施例使用的是n形馈电线3和第二对称贴片7，第三实施例使用的是L形馈电线16和贴片天线17。
因为第一实施例中的馈电线沿y轴对称，所以在或/>时，馈电线中心位置形成等效磁壁或等效电壁。而第三实施例中的馈电线并不是沿坐标轴对称的，所以在两个端口相位差/>或180°时，馈电线中心位置并不会形成等效磁壁或等效电壁。此时，和/>的计算公式如下：
其中，f0是相模控制单元的工作频率，lp1是左侧端口到缝隙天线结构中心位置的距离，lp2是右侧端口到缝隙天线结构中心位置的距离，c是光在真空中的传播速度。
值得注意的是，本发明提及的和/>在取值上不受限定，可以使馈电线在缝隙天线结构中心位置形成等效磁壁或等效电壁的参数取值，均应该被保护。本发明提及的具备边射方向图的辐射体，不局限于成对的结构，只要辐射体具备边射方向图和TM模式，且缝隙天线结构在垂直方向上位于边射辐射体的中心，均应该被保护属于本申请的保护范围内。
第四实施例
如图19所示，图19是第四实施例的相模控制单元的三维视图。可以看出，本实施例的相模控制单元并非设置在两层介质基板上，相模控制单元直接由三层金属结构组成，第一层是对称贴片天线结构，由两根第一支撑柱18固定在最上方，第二层是n形馈电线，由两根第二支撑柱19固定在中间位置，馈电线的两端由穿过大地板的耦合馈电探针20进行激励。第三层是刻有缝隙结构的大地板21，位于整个结构的最底层。
第四实施例中，工作频段为微波，金属贴片并没有印刷在介质基板上，且中间层的馈电线没有连接任何其他辐射体。值得注意的是，本发明提及的相模控制单元及其扫描阵列，不局限于工作频段、有无介质基板、馈电激励的方式或馈电线的形状，只要辐射体使用本发明提及的设计方法，均应该被保护。
第五实施例
本实施例采用微凸天线或介质谐振器天线来实现具备边射方向图的辐射体，其他结构与第一实施例中的相同。本申请提及的边射辐射体，不局限于贴片天线，也可以使用微凸天线或介质谐振器天线，只要辐射体具备边射方向图和TM模式，均应该被保护属于本申请的保护范围内。
综上所述，本发明公开了一种边射和端射方向图可切换的相模控制单元、扫描阵列、通信设备及方法，该相模控制单元包括缝隙天线结构和具备边射方向图的辐射体，使用两个端口进行激励，当相模控制单元工作在共模模式时，两个端口的相位差为单元的辐射方向图呈边射模式，当相模控制单元工作在差模模式时，两个端口的相位差为/>单元的辐射方向图呈端射模式，相模控制单元的辐射方向图可以通过控制两个端口的相位差，在边射模式或端射模式之间进行切换。边射模式工作在TM模式，端射模式工作在缝隙模式。将相模控制单元按照预设间隔排布组成平面阵列排布或曲面阵列排布的相控阵。本发明相比于现有的方案仅通过控制端口间的相位差，即可实现波束在边射方向或端射方向的切换和扫描，同时不需要使用任何有源电路，保证高辐射效率、结构简单、制造成本底，利于相控阵的集成和小型化。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (11)
1.一种相模控制单元，其特征在于，包括：
缝隙天线结构，设置在第一平面上；
具备边射方向图的辐射体，设置在第二平面上；
馈电线，设置在第三平面上，且所述第三平面位于所述第一平面和所述第二平面之间；
所述馈电线的两端上设有两个用于进行激励的端口。
2.根据权利要求1所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述辐射体包括一个或多个对称的贴片天线；当将所述第二平面垂直平移至所述第一平面时，所述缝隙天线结构位于贴片天线的对称中心处。
3.根据权利要求1所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述相模控制单元工作在共模模式时，单元的辐射方向图呈边射模式；当所述相模控制单元工作在差模模式时，单元的辐射方向图呈端射模式；当所述相模控制单元工作在除共模模式和差模模式以外的模式时，单元的辐射方向图同时包含边射模式和端射模式。
4.根据权利要求1所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述共模模式是两个端口以相位差激励时，所述馈电线在缝隙天线结构的中心位置形成等效磁壁，/>的取值范围为0°～359°；
所述差模模式是两个端口以相位差激励时，所述馈电线在缝隙天线结构的中心位置形成等效电壁，/>的取值范围为/>
5.根据权利要求1所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述馈电线的结构为对称结构或者非对称结构，当将所述第一平面垂直平移至所述第三平面时，所述馈电线与所述缝隙天线结构发生重叠；两个所述端口的激励形式包括直连激励或耦合激励。
6.根据权利要求1或5所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述馈电线上还设有两个对称的金属贴片，所述金属贴片的位置与所述辐射体的位置匹配。
7.根据权利要求1所述的一种相模控制单元，其特征在于，所述相模控制单元的辐射方向图呈边射模式时，工作在TM模式；所述相模控制单元的辐射方向图呈端射模式时，工作在缝隙模式。
8.一种针对如权利要求1-7任一项所述的相模控制单元的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
确定辐射体和缝隙天线结构初始尺寸；
通过控制两个端口间的相位差为或/>以使相模控制单元形成等效磁壁或等效电壁，进而实现相模控制单元的辐射方向图在边射模式或端射模式之间进行切换。
9.一种扫描阵列，其特征在于，包括多个如权利要求1-7任一项所述的相模控制单元，将多个所述相模控制单元按照预设间隔排布组成相控阵。
10.根据权利要求9所述的一种扫描阵列，其特征在于，所述相控阵在扫描边射方向时，各个相模控制单元之间保持预设的相位差Δα，同时，相模控制单元的两个端口的相位差保持为相控阵在扫描端射方向时，各个相模控制单元之间保持预设的相位差Δα，同时，相模控制单元的两个端口的相位差保持为/>
11.一种无线通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的相模控制单元或如权利要求9-10任一项所述的扫描阵列。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108011196A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-08 | 电子科技大学 | 一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线 |
| CN111463563A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-07-28 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于5g通信的超宽带差分pifa天线 |
| WO2021120771A1 (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 华南理工大学 | 毫米波端射圆极化天线及无线通信设备 |
| WO2021249045A1 (zh) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Oppo广东移动通信有限公司 | 毫米波天线模组和电子设备 |
| CN114759364A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-15 | 华南理工大学 | 一种毫米波高效率缝隙天线子阵及相控阵天线 |
| CN114784512A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-22 | 中国人民解放军63660部队 | 一种宽带低交叉极化微带贴片相控阵天线单元 |
| CN115832693A (zh) * | 2023-01-07 | 2023-03-21 | 西安交通大学 | 一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列 |
| CN115911838A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-04-04 | 南京航空航天大学 | 宽带共模吸收的差分馈电式双模贴片天线及天线阵列 |
| CN116598770A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-15 | 华南理工大学 | 边射毫米波天线单元、端射毫米波天线单元及相控阵天线 |
| WO2023159538A1 (zh) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 天线单元及电子设备 |
-
2024
- 2024-01-12 CN CN202410052226.XA patent/CN117937116B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108011196A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-08 | 电子科技大学 | 一种基于多模式的一维宽角度扫描相控阵天线 |
| WO2021120771A1 (zh) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 华南理工大学 | 毫米波端射圆极化天线及无线通信设备 |
| CN111463563A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-07-28 | 杭州电子科技大学 | 一种适用于5g通信的超宽带差分pifa天线 |
| WO2021249045A1 (zh) * | 2020-06-08 | 2021-12-16 | Oppo广东移动通信有限公司 | 毫米波天线模组和电子设备 |
| WO2023159538A1 (zh) * | 2022-02-28 | 2023-08-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 天线单元及电子设备 |
| CN114759364A (zh) * | 2022-04-02 | 2022-07-15 | 华南理工大学 | 一种毫米波高效率缝隙天线子阵及相控阵天线 |
| CN114784512A (zh) * | 2022-04-21 | 2022-07-22 | 中国人民解放军63660部队 | 一种宽带低交叉极化微带贴片相控阵天线单元 |
| CN115911838A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-04-04 | 南京航空航天大学 | 宽带共模吸收的差分馈电式双模贴片天线及天线阵列 |
| CN115832693A (zh) * | 2023-01-07 | 2023-03-21 | 西安交通大学 | 一种高增益、大角度扫描、大单元间距的无栅瓣贴片天线阵列 |
| CN116598770A (zh) * | 2023-05-10 | 2023-08-15 | 华南理工大学 | 边射毫米波天线单元、端射毫米波天线单元及相控阵天线 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| BUMHYUN KIM 等: "A Shared-Aperture Cavity Slot Antenna-in-Package Concept Featuring End-Fire and Broadside Radiation for Enhanced Beam Coverage of mmWave Mobile Devices", 《 IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION 》, 9 January 2023 (2023-01-09) * |
| 吴文;郭欣;张金栋;方大纲;: "复权重天线馈电网络的发展现状", 微波学报, no. 05, 1 November 2018 (2018-11-01) * |
| 杨天杨;洪伟;张彦;: "抑制共模噪声的SIW平衡馈电差分缝隙天线阵", 微波学报, no. 06, 15 December 2015 (2015-12-15) * |
| 柯李顺: "5G毫米波端射及边射终端封装天线研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (信息科技辑)》, 15 January 2023 (2023-01-15) * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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