CN210692769U - 贴片天线、天线阵列及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种贴片天线，包括介质板；辐射贴片，支撑于介质板，辐射贴片具有双极化端口，每一极化端口均设置有双馈点，每一组双馈点的两个馈点之间的信号相位差可调；以及接地板，设于介质板远离辐射贴片的一侧。上述贴片天线，通过对双馈点间的信号相位差进行调控，有利于提高贴片天线的极化端口间的隔离度，降低交叉极化性能，增大信号的覆盖范围，并且该贴片天线结构简单，有利于实现双极化天线的小型化。本实用新型还涉及一种天线阵列及电子设备。

Description

贴片天线、天线阵列及电子设备

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别是涉及一种贴片天线、具有该贴片天线的天线阵列及电子设备。

背景技术

在现代移动通信系统中，双极化天线具有重要的作用。一方面，应用双极化技术，天线能够拓宽其信道容量；另一方面，双极化天线能够有效减少多径衰落效应。目前，双极化天线主要包括三种类型，分别是贴片天线，电磁偶极子天线以及偶极子天线。

然而，发明人在实施传统技术的过程中发现：双极化天线的发展仍面临着许多需要迫切需要解决的问题。例如，双极化天线在提高端口隔离度以及降低交叉极化这一问题上面临着许多困难。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有的双极化天线隔离度低以及交叉极化明显的问题，提供一种改进的贴片天线。

一种贴片天线，包括：

介质板；

辐射贴片，支撑于所述介质板，所述辐射贴片具有双极化端口，每一所述极化端口均设置有双馈点，每一组所述双馈点中的至少一个馈点连接有相位调制电路，所述相位调制电路用于调节对应双馈点间的信号相位差；以及，

接地板，设于所述介质板远离所述辐射贴片的一侧。

上述贴片天线，采取双极化并在每个极化端口设置双馈点进行馈电，同时对双馈点间的信号相位差进行调控，有利于提高所述贴片天线的极化端口间的隔离度，降低交叉极化性能，增大信号的覆盖范围，并且该贴片天线结构简单，有利于实现双极化天线的小型化。

在其中一个实施例中，各所述馈点均接有一条馈电线，其中每一组所述双馈点对应的两条馈电线中，至少一条所述馈电线上接有第一移相器，用以构成所述相位调制电路。

在其中一个实施例中，所述第一移相器上设置有调节开关，所述调节开关具有用于调节对应双馈点间信号相位差的一个第一位置和一个第二位置；

所述调节开关位于所述第一位置时，对应双馈点间的信号相位差处于150°～210°，用以定向传输信号；

所述调节开关位于所述第二位置时，对应双馈点间的信号相位差处于0～50°或310°～360°，用以全向传输信号。

在其中一个实施例中，每一所述极化端口对应的所述双馈点通过馈电线并线接入对应的极化通道，其中所述馈电线的干路上接有第二移相器，所述第二移相器用于不同信号传输模式下的波束成型。

在其中一个实施例中，所述馈电线与所述辐射贴片设置在同一平面内。

在其中一个实施例中，第一个极化端口对应的所述双馈点间的连线与第二个极化端口对应的所述双馈点间的连线相互垂直。

本申请还提供一种天线阵列。

一种天线阵列，包括至少两个如前文所述的贴片天线，其中各所述贴片天线共用一个接地板。

上述天线阵列，无需增设偶极子天线阵列即可实现较广的空间覆盖范围，有利于降低天线模组的尺寸，以更灵活地适应未来5G手机的工业化需求。

在其中一个实施例中，所述天线阵列中的各所述贴片天线呈直线排列。

在其中一个实施例中，所述天线阵列中的各所述贴片天线呈层状排列。

本申请和还提供一种电子设备。

一种电子设备，包括如前文所述的天线阵列，其中，每一所述贴片天线均对应连接有两个馈电端口，每一所述馈电端口用于对所述辐射贴片的一组双馈点馈电。

上述电子设备，能够增大信号的覆盖范围，同时改善信号的接收发射效果，以更好地适应用户的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的俯视结构示意图；

图3为本实用新型一实施例单馈点馈电与双馈点馈电下的隔离度随频率的变化示意图；

图4为本实用新型一实施例单馈点馈电与双馈点馈电下的交叉极化鉴别率随频率的变化示意图；

图5为本实用新型一实施例第二移相器的接线示意图；

图6为本实用新型一实施例天线阵列的结构示意图；

图7为传统全向传输天线的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的优选实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反的，提供这些实施方式的目的是为了对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、“周向”以及类似的表述是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

传统的双极化天线中，贴片天线可以利用探针、微带线等馈电结构进行馈电，以实现信号的宽频带传输，但这一类天线通常结构复杂，较难降低端口间的极化隔离以及交叉极化，从而导致辐射并不稳定。

差分电路具有良好的抗噪声性能，但是传统的双极化天线只有一个馈点，因此不能直接使用差分电路，需要额外使用相应的转换器件，然而这种做法会增加额外的功率损耗，同时也会使双极化天线的结构更为复杂化。

请参考图1至图2，本申请实施例提供一种贴片天线100，用于信号的定向传输或全向传输，包括介质板10、辐射贴片20以及接地板30。

介质板10上设置有用于支撑辐射贴片20的结构并布置有给辐射贴片20传输信号的电路。支撑辐射贴片20的结构可以是自介质板10延伸出的支撑部分，也可以是额外设置在介质板10上的支撑结构，具体可以根据辐射贴片20的使用需求进行设置。以图1所示为例，介质板10上延伸出若干杆状的支撑结构，辐射贴片20固定在该部分支撑结构上。在一个实施例中，介质板10可以选用印制电路板(Printed Circuit Board，PCB板)。

辐射贴片20设置有双极化端口，每一极化端口均具有双馈点，每一组双馈点间的信号相位差均可调。具体的，以图2所示为例，贴片天线100设置有第一极化端口21和第二极化端口22。其中第一极化端口21具有第一馈点211和第二馈点212，第一馈点211和第二馈点212之间的信号相位差可调。进一步的，该信号相位差的调节范围可以是0～360°；另外，第二极化端口22具有第三馈点221和第四馈点222，第三馈点221和第四馈点222之间的信号相位差可调，进一步的，该信号相位差的调节范围可以是0～360°。

接地板30设于介质板10远离辐射贴片20的一侧。具体的，接地板30可以与介质板10整合设置。在一个实施例中，接地板30的材质为金属。

贴片天线100具有信号定向传输和信号全向传输两种传输模式，根据不同的信号传输模式，双馈点间的信号相位差的调节范围不同。

上述贴片天线100采取双极化并在每个极化端口设置双馈点进行馈电，再对双馈点之间的信号相位差进行调控，有利于提高贴片天线100的极化端口间的隔离度，降低交叉极化性能，增大信号的覆盖范围，并且该贴片天线结构简单，有利于实现双极化天线的小型化。

在示例性实施方式中，第一馈点211、第二馈点212、第三馈点221和第四馈点222均接有一条馈电线，每一组双馈点对应的两条馈电线中，至少一条馈电线上接有第一移相器，第一移相器用于调节对应馈点的信号相位。如图2所示，第一馈点211与馈电线2110连接，其中馈电线2110上接入有第一移相器2111，第二馈点212与馈电线2120连接，第一移相器2111用于调控第一馈点211和第二馈点212之间的信号相位差；第三馈点221与馈电线2210连接，第四馈点222与馈电线2220连接，其中馈电线2220上接入有第一移相器2221，第一移相器2221用于调控第三馈点221和第四馈点222之间的信号相位差。在一个实施例中，如图1所示，馈电线沿介质板10的支撑结构接入至辐射贴片20。

通过馈电线给馈点进行馈电，方便了第一移相器的引入，从而有利于调控各极化端口对应的双馈点间的信号的相位差；除此之外，相比探针，馈电线可以有效降低天线模组的空间占用体积，有利于制备出小型化的双极化天线。

进一步的，贴片天线100进行信号定向传输时，第一移相器被配置为调节每一极化端口对应的所述双馈点间的信号相位差处于150°～210°。以图2所示为例，第一移相器2111调节第一馈点211和第二馈点212之间的信号相位差处于150°～210°，优选的，该信号相位差为180°。第一移相器2221与第一移相器2111的调节类似，在此不再赘述。另外，信号的定向传输可以应用于将信号发送至距离贴片天线100较远的基站，以及资源下载时匹配高传输速率等场景。

利用第一移相器调节每一所述极化端口对应的所述双馈点间的信号相位差处于150°～210°，可以在信号定向传输时，使第一极化端口21和第二极化端口22之间具有较高的隔离度以及较低的交叉极化性能。

请参考图3和图4，其中图3的横轴表示频率，单位为GHz，纵轴表示隔离度，单位为dB；图4的横轴表示频率，单位为GHz，纵轴表示交叉极化鉴别率，单位为dB。通过第一移相器2111调节第一馈点211和第二馈点212之间的信号相位差为210°，以及通过第一移相器2221调节第三馈点221和第四馈点222之间的信号相位差为210°，此时贴片天线100的隔离度以及交叉极化鉴别率分别由图3和图4中的实线示出，相比于传统的双极化天线的单馈点馈电(该馈电方式下的端口隔离度和交叉极化鉴别率分别由图3和图4中的虚线示出)，在不同频率下，第一极化端口21和第二极化端口22间的隔离度大小均大于25dB，可知端口间的隔离度得到了较大改善；另外，在不同频率下，第一极化端口21和第二极化端口22间的交叉极化鉴别率也明显提升了很多，即在本信道内，主极化分量相较于交叉极化分量的比重提升，从而可知端口间的交叉极化性能也得到了非常大的改善。

进一步的，贴片天线100进行信号全向传输时，第一移相器被配置为调节每一极化端口对应的双馈点间的信号相位差处于0～50°或310°～360°。以图2所示为例，第一移相器2111调节第一馈点211和第二馈点212之间的信号相位差处于0～50°，优选的，该信号相位差为50°。第一移相器2221与第一移相器2111的调节类似，在此不再赘述。信号的全向传输可应用于短距离间的信号传输以及基站搜寻等场景。

利用第一移相器调节每一极化端口对应的双馈点间的信号相位差处于0～50°，可以在信号全向传输时，使得贴片天线100具有较大的信号覆盖范围。

以第一极化端口21为例，调节其双馈点间的相位差为50°，波宽为3dB，通过仿真可知，相对于传统的双极化天线的单馈点馈电方式，信号在28GHz频点处，单馈点馈电方式的垂直面覆盖范围为136.9°，双馈点馈电方式的垂直面覆盖范围为152.5°，优选的，信号在39GHz频点处，单馈点馈电方式的垂直面覆盖范围为149.6°，双馈点馈电方式的垂直面覆盖范围为287°，从而可知本申请的贴片天线100也可以通过调节双馈电间的信号相位差来改善信号的全向传输效果。

进一步的，馈电线与辐射贴片20设置在同一平面内。

通过将馈电线与辐射贴片20设置在同一平面内，有利于减小贴片天线100的空间占用体积，从而有利于实现双极化天线的小型化。

在示例性实施方式中，每一极化端口对应的双馈点通过馈电线并线接入对应的极化通道，其中馈电线的干路上接有第二移相器，第二移相器用于不同信号传输模式下的波束成型。如图5所示，以第一极化端口21为例，第一馈点211和第二馈点212分别通过馈电线2110和馈电线2120并线接入对应的极化通道23，其中，馈电线的干路230上接有第二移相器231，第二移相器231可用于贴片天线100定向传输或全向传输模式下的波束成型。

通过在馈电线的干路230上设置用于波束成型的第二移相器231，有利于满足贴片天线100在定向传输模式和全向传输模式下的波束要求，以更好地实现信号发射与接收功能。

在示例性实施方式中，第一个极化端口21对应的双馈点间的连线与第二个极化端口22对应的双馈点间的连线相互垂直。通过将每个极化端口对应的双馈点垂直设置，一方面可以提高两个极化端口之间的隔离度，另一方面可以减小两个极化端口之间的信道干扰，从而有利于信号传输。

如图6所示，本申请实施例还提供一种天线阵列200，包括至少两个如前文所述的贴片天线100，其中各贴片天线100共用一个接地板30。

相比于传统的具有宽信号覆盖范围的复合天线阵列300(如图7所示)，复合天线阵列300包括传统的双极化天线阵列200’以及偶极子天线阵列40，而本申请的天线阵列200通过调控双馈点间的信号相位差趋近0°即可实现较广的空间覆盖范围，无需增设偶极子天线阵列40，简化了天线阵列200的设计，降低了天线阵列200的制备成本。

在示例性实施方式中，如图6所示，天线阵列200中的各贴片天线100呈直线排列。通过将各贴片天线100沿直线排列可以有效降低天线阵列200的模组尺寸，相比于传统的复合天线阵列300能够减少约25％的面积，可以更灵活地适应未来5G手机的工业化需求。

在示例性实施方式中，天线阵列200中的各贴片天线100呈层状排列。通过将各贴片天线100层状排列可以有效提高天线阵列200的带宽，从而有利于信号传输，以更充分的适应未来5G通信的频率要求。

一种电子设备，包括如前文所述的天线阵列200，其中，每一贴片天线100均对应连接有两个馈电端口，每一馈电端口用于对辐射贴片20的一组双馈点馈电。

上述电子设备，能够增大信号的覆盖范围，同时改善信号的接收发射效果，从而更好地适应用户的使用需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种贴片天线，其特征在于，包括：

介质板；

辐射贴片，支撑于所述介质板，所述辐射贴片具有双极化端口，每一所述极化端口均设置有双馈点，每一组所述双馈点中的至少一个馈点连接有相位调制电路，所述相位调制电路用于调节对应双馈点间的信号相位差；以及，

接地板，设于所述介质板远离所述辐射贴片的一侧。

2.根据权利要求1所述的贴片天线，其特征在于，各所述馈点均接有一条馈电线，

其中每一组所述双馈点对应的两条馈电线中，至少一条所述馈电线上接有第一移相器，用以构成所述相位调制电路。

3.根据权利要求2所述的贴片天线，其特征在于，所述第一移相器上设置有调节开关，所述调节开关具有用于调节对应双馈点间信号相位差的一个第一位置和一个第二位置；

所述调节开关位于所述第一位置时，对应双馈点间的信号相位差处于150°～210°，用以定向传输信号；

所述调节开关位于所述第二位置时，对应双馈点间的信号相位差处于0～50°或310°～360°，用以全向传输信号。

4.根据权利要求3所述的贴片天线，其特征在于，每一所述极化端口对应的所述双馈点通过馈电线并线接入对应的极化通道，其中所述馈电线的干路上接有第二移相器，所述第二移相器用于不同信号传输模式下的波束成型。

5.根据权利要求2-4任一项所述的贴片天线，其特征在于，所述馈电线与所述辐射贴片设置在同一平面内。

6.根据权利要求1-4任一项所述的贴片天线，其特征在于，第一个极化端口对应的所述双馈点间的连线与第二个极化端口对应的所述双馈点间的连线相互垂直。

7.一种天线阵列，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-6任一项所述的贴片天线，其中各所述贴片天线共用一个接地板。

8.根据权利要求7所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列中的各所述贴片天线呈直线排列。

9.根据权利要求7所述的天线阵列，其特征在于，所述天线阵列中的各所述贴片天线呈层状排列。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求7-9任一项所述的天线阵列，其中，每一所述贴片天线均对应连接有两个馈电端口，每一所述馈电端口用于对所述辐射贴片的一组双馈点馈电。

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