CN212810537U - 空气微带线天线单元及天线系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种空气微带线天线单元,包括接地层、支撑于接地层的振子以及分别贴设于振子相对两侧的下层空气贴片和上层空气贴片;下层空气贴片与接地层间隔形成第一空气间隙,其包括由下层微带电路围成的下层开窗结构以及由下层微带电路延伸的馈电电路,上层空气贴片并与下层空气贴片间隔相对设置;上层空气贴片与下层微带电路耦合馈电。本实用新型还提供一种天线系统。与相关技术相比,本实用新型的空气微带线天线单元及天线系统剖面低、生产成本低、隔离度大且带宽大。

Description

空气微带线天线单元及天线系统
技术领域
本实用新型涉及一种通讯技术领域,尤其涉及一种空气微带线天线单元及天线系统。
背景技术
随着移动通讯技术的发展,手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品,并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯产品。
5G作为全球业界的研发焦点,其中,5G天线因具有的高载频、大带宽特性是实现5G超高数据传输速率的主要手段,因此,5G频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障。
然而,相关技术的5G天线往往采用贴片天线设计,或双层贴片天线设计形成阵列天线系统,采用探针馈电。贴片天线设计带宽较窄,叠层贴片设计可有效增加带宽,但不可避免会增加天线剖面高度;特别是大型天线阵列系统需要搭载几十个振子。而相关技术中,所述振子叠设固定于接地支,并将分别设置于振子的上层和下层的上层贴片与下层贴片相互连通并与地层连接,其成型工艺方式受限,不适用于激光直接成型(Laser DirectStructuring,LDS)工艺技术,生产成本高;而且隔离度无明显调节区域,使得其覆盖频带受限。
因此,有必要提供一种新的空气微带线天线单元及天线系统解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种剖面低、生产成本低、隔离度大且带宽大的空气微带线天线单元及天线系统。
为解决上述技术问题,本实用新型提供了一种空气微带线天线单元,所述空气微带线天线单元包括:
接地层;
振子,所述振子叠设支撑于所述接地层;
下层空气贴片,所述下层空气贴片附着于所述振子靠近所述接地层的一侧并与所述接地层间隔形成第一空气间隙,所述下层空气贴片包括由下层微带电路围成的下层开窗结构以及由所述下层微带电路向外延伸的馈电电路;所述下层微带电路包括呈方形环状的第一下层微带电路、环绕所述第一下层微带电路并相互间隔的呈方形环状的第二下层微带电路以及连接所述第一下层微带电路与所述第二下层微带电路的第三下层微带电路;所述馈电电路包括两条且分别由所述第二下层微带电路相信两个角的位置向远离所述第一下层微带电路延伸,所述第三下层微带电路包括四条,每两条所述第三下层微带电路为一组,其中一组中的两条所述第三下层微带电路沿所述第二下层微带电路的其中一对角线设置,另外一组中的两条所述第三下层微带电路沿所述第二下层微带电路的另一对角线设置;每一条所述第三下层微带电路的两端分别连接于所述第二下层微带电路与所述第一下层微带电路相对应的角的位置,两组所述第三下层微带电路形成正交结构;以及,
上层空气贴片,所述上层空气贴片附着于所述振子远离所述接地层的一侧并与所述下层空气贴片间隔相对设置;
所述上层空气贴片与所述下层微带电路耦合馈电。
优选的,所述上层空气贴片包括主体部、环绕所述主体部并相互间隔的呈环状的环绕部以及连接所述主体部和所述环绕部的连接部。
优选的,所述环绕部呈方形,且与所述第二下层微带电路相对设置,所述主体部呈圆形且与所述第一下层微带电路相对设置;所述连接部包括四条,四条所述连接部分别与所述第三下层微带电路相对设置且分别将所述环绕部的四个角连接至所述主体部。
优选的,所述第二下层微带电路的四个角和/或所述环绕部的四个角形成倒角或倒圆角结构。
优选的,所述振子包括与所述接地层间隔相对设置的顶板、由所述顶板向所述接地层方向延伸并与所述接地层间隔的连接板、由所述连接板的周缘向外延伸并与所述接地层间隔的底板,以及由所述底板的周缘向接地层延伸并与所述接地层连接的支撑板,所述连接板的横截面与所述下层微带电路的形状匹配;所述上层空气贴片附着于所述顶板远离所述底板的一侧,所述下层微带电路附着于所述连接板远离所述顶板的一侧,所述馈电电路附着于所述底板靠近所述接地层的一侧。
优选的,所述振子由塑料制成;所述下层空气贴片和所述上层空气贴片通过电镀或LDS工艺形成于所述振子。
优选的,所述接地层远离所述上层空气贴片的一侧至所述上层空气贴片远离所述接地层的一侧的距离小于或等于9mm。
本实用新型还提供一种天线系统,所述天线系统包括本实用新型提供的多个上述空气微带线天线单元,且多个所述空气微带线天线单元呈阵列排布。
与相关技术相比,本实用新型的空气微带线天线单元及天线系统中,将振子相对两侧分别附着形成下层开窗结构的下层微带电路和上层空气贴片,下层微带电路和上层空气贴片相互间隔以耦合馈电,且下层微带电路与地层形成第一空气间隔,该结构使得空气微带线天线单元无焊点,适用于塑料LDS和塑料电镀工艺,设计更灵活,从而降低了生产成本;下层微带电路的第一下层微带电路结构设计有效增加了隔离度,可提升2-3dB,上层微带电路的主体部可产生一个谐振,有效拓展了空气微带线天线单元及天线系统的带宽,改善了辐射增益性能;另外,上层开窗结构和下层空气贴片的结构设置有效的降低了上层空气贴片和下层空气贴片的辐射高度,使得空气微带线天线单元及天线系统的剖面更低、更小型化的特点,而且进一步提高了辐射增益和带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,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它的附图,其中:
图1为本实用新型空气微带线天线单元的立体结构示意图;
图2为本实用新型空气微带线天线单元的部分立体结构分解示意图;
图3为图2的另一视角结构示意图;
图4为沿图1中A-A线的剖示图;
图5为图4中B所示部分放大图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请同时参图1-5所示,本实用新型提供了一种空气微带线天线单元100,所述空气微带线天线单元包括接地层1、振子2、下层空气贴片3以及上层空气贴片4。
所述振子2叠设支撑于所述接地层1,下层空气贴片3与所述上层空气贴片4分别附着于振子2的相对两侧且均与接地层1间隔,且所述下层空气贴片3与所述上层空气贴片4形成耦合馈电。
本实施方式中,所述下层空气贴片3附着于所述振子2靠近所述接地层1的一侧并与所述接地层1间隔形成第一空气间隙10。所述下层空气贴片3包括由下层微带电路31围成的下层开窗结构30以及由所述下层微带电路31向外延伸的馈电电路32。
具体的,所述下层微带电路31包括呈方形环状的第一下层微带电路311、环绕所述第一下层微带电路311并相互间隔的呈方形环状的第二下层微带电路312以及连接所述第一下层微带电路311与所述第二下层微带电路312的第三下层微带电路313。
所述馈电电路32包括两条且分别由所述第二下层微带电路312 相邻两个角的位置向远离所述第一下层微带电路311延伸。所述第三下层微带电路313包括四条,每两条所述第三下层微带电路313为一组,其中一组中的两条所述第三下层微带电路313沿所述第二下层微带电路312的其中一对角线设置,另外一组中的两条所述第三下层微带电路313沿所述第二下层微带电路312的另一对角线设置;每一条所述第三下层微带电路313的两端分别连接于所述第二下层微带电路312与所述第一下层微带电路311相对应的角的位置,则使得两组所述第三下层微带电路313形成正交结构。
具体的,所述第二下层微带电路312因呈方形结构,则使得下层开窗结构30形成方形,比如为边24.95mm的正方形。所述第一下层微带电路311呈方形,比如为边长为6.82mm的正方形。
上述下层空气贴片3的结构中,其中一个所述馈电电路32与所述第二下层微带电路312的一个角连接,该角与其对角之间的第二下层微带电路312形成为电流流经的第一路径和第二路径,该角与其对角之间的第三下层微带电路313及第一下层微带电路311作为第三路径,第一路径与第二路径的电流形成的辐射在垂直于第三路径的远场方向上相互抵消,第一路径与第二路径的电流形成的辐射在平行于第三路径的远场相互叠加产生第一个谐振。同理,另一个所述馈电电路 32与所述第二下层微带电路312、第三下层微带电路313、第一下层微带电路311产生第二个谐振,并形成了±45°的双极化,增加辐射性能。
第一下层微带电路311的设置,有效的增加了两馈电电路32端口的隔离度,本实施方式中可提将隔离度提高2-3dB,显著改善了天线性能。
更优的,所述第二下层微带电路312的四个角和/或所述环绕部 412的四个角形成倒角或倒圆角结构,因上述第一个谐振与第二个谐振的频率差值与对应的路径长度差值相关,因此该结构设置可实现对上述第一个谐振和第二个谐振的频率距离进行调谐。当然,所述第二下层微带电路312的四个角和/或所述环绕部412的四个角不限于倒角和倒圆角的形状。
所述上层空气贴片4附着于所述振子2远离所述接地层1的一侧并与所述下层空气贴片3间隔设置。
具体的,所述上层空气贴片4包括主体部411、环绕所述主体部 411并相互间隔的呈环状的环绕部412以及连接所述主体部411与所述环绕部412的连接部413,所述第二上层微带电路413的数量与所述第三下层微带电路313的数量匹配。
主体部411的结构设计可使空气微带线天线单元100多产生一个谐振,从而有效拓展了空气微带线天线单元100的带宽。
本实施方式中,具体的,所述环绕部412方矩形,且与所述第二下层微带电路312相对设置,环绕部412向第二下层微带电路312的正投影与第二下层微带电路312重合,以改善辐射效果。
所述主体部411呈圆形且与所述第一下层微带电路311相对设置,二者配合以拓展带宽。
所述连接部413包括四条,四条所述连接部413分别与所述第三下层微带电路相对设置且分别将所述环绕部412的四个角连接至所述主体部411。
本实施方式中,所述振子2由塑料等非导电材料制成;所述下层空气贴片3和所述上层空气贴片4通过电镀或LDS工艺形成于所述振子2,加工简单,且无需要在后期进行大量人工装配,减小成本,实现了高精度和低成本的效果。
本实施方式中,实现上述第一空气间隙10、上层空气贴片4与下层空气贴片3间隔是由振子2的结构设计实现。具体的,所述振子 2包括与所述接地层1间隔相对设置的顶板21、由所述顶板21向所述接地层1方向延伸并与所述接地层1间隔的连接板22、由所述连接板22的周缘向外延伸并与所述接地层1间隔的底板23,以及由所述底板23的周缘向接地层1延伸并与所述接地层1连接的支撑板24。所述连接板22的横截面与所述下层微带电路31的形状匹配。所述上层空气贴片4附着于所述顶板21远离所述底板23的一侧,所述下层微带电路31附着于所述连接板22远离所述顶板21的一侧,所述馈电电路32附着于所述底板23靠近所述接地层1的一侧。连接板22 的位置不限上述实施方式,只需要实现支撑作用即可。
通过上述结构设计,所述接地层1远离所述上层空气贴片4的一侧至所述上层空气贴片4远离所述接地层1的一侧的距离小于或等于 9mm,本实施方式中具体为8.34mm,即空气微带线天线单元100的剖面不超过8.34mm,其不仅具有带宽大的特点,且剖面低,。
本实用新型还提供一种天线系统,所述天线系统包括多个本实用新型提供的上述空气微带线天线单元,且多个所述空气微带线天线单元呈阵列排布。
与相关技术相比,本实用新型的空气微带线天线单元及天线系统中,将振子相对两侧分别附着形成下层开窗结构的下层微带电路和上层空气贴片,下层微带电路和上层空气贴片相互间隔以耦合馈电,且下层微带电路与地层形成第一空气间隔,该结构使得空气微带线天线单元无焊点,适用于塑料LDS和塑料电镀工艺,设计更灵活,从而降低了生产成本;下层微带电路的第一下层微带电路结构设计有效增加了隔离度,可提升2-3dB,上层微带电路的主体部可产生一个谐振,有效拓展了空气微带线天线单元及天线系统的带宽,改善了辐射增益性能;另外,上层开窗结构和下层空气贴片的结构设置有效的降低了上层空气贴片和下层空气贴片的辐射高度,使得空气微带线天线单元及天线系统的剖面更低、更小型化的特点,而且进一步提高了辐射增益和带宽。
以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种空气微带线天线单元,其特征在于,所述空气微带线天线单元包括:
接地层;
振子,所述振子叠设支撑于所述接地层;
下层空气贴片,所述下层空气贴片附着于所述振子靠近所述接地层的一侧并与所述接地层间隔形成第一空气间隙,所述下层空气贴片包括由下层微带电路围成的下层开窗结构以及由所述下层微带电路向外延伸的馈电电路;所述下层微带电路包括呈方形环状的第一下层微带电路、环绕所述第一下层微带电路并相互间隔的呈方形环状的第二下层微带电路以及连接所述第一下层微带电路与所述第二下层微带电路的第三下层微带电路;所述馈电电路包括两条且分别由所述第二下层微带电路相邻两个角的位置向远离所述第一下层微带电路延伸,所述第三下层微带电路包括四条,每两条所述第三下层微带电路为一组,其中一组中的两条所述第三下层微带电路沿所述第二下层微带电路的其中一对角线设置,另外一组中的两条所述第三下层微带电路沿所述第二下层微带电路的另一对角线设置;每一条所述第三下层微带电路的两端分别连接于所述第二下层微带电路与所述第一下层微带电路相对应的角的位置,两组所述第三下层微带电路形成正交结构;以及,
上层空气贴片,所述上层空气贴片附着于所述振子远离所述接地层的一侧并与所述下层空气贴片间隔相对设置;
所述上层空气贴片与所述下层微带电路耦合馈电。
2.根据权利要求1所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述上层空气贴片包括主体部、环绕所述主体部并相互间隔的呈环状的环绕部以及连接所述主体部和所述环绕部的连接部。
3.根据权利要求2所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述环绕部呈方形,且与所述第二下层微带电路相对设置,所述主体部呈圆形且与所述第一下层微带电路相对设置;所述连接部包括四条,四条所述连接部分别与所述第三下层微带电路相对设置且分别将所述环绕部的四个角连接至所述主体部。
4.根据权利要求3所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述第二下层微带电路的四个角和/或所述环绕部的四个角形成倒角或倒圆角结构。
5.根据权利要求1所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述振子包括与所述接地层间隔相对设置的顶板、由所述顶板向所述接地层方向延伸并与所述接地层间隔的连接板、由所述连接板的周缘向外延伸并与所述接地层间隔的底板,以及由所述底板的周缘向接地层延伸并与所述接地层连接的支撑板,所述连接板的横截面与所述下层微带电路的形状匹配;所述上层空气贴片附着于所述顶板远离所述底板的一侧,所述下层微带电路附着于所述连接板远离所述顶板的一侧,所述馈电电路附着于所述底板靠近所述接地层的一侧。
6.根据权利要求1所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述振子由塑料制成;所述下层空气贴片和所述上层空气贴片通过电镀或LDS工艺形成于所述振子。
7.根据权利要求1所述的空气微带线天线单元,其特征在于,所述接地层远离所述上层空气贴片的一侧至所述上层空气贴片远离所述接地层的一侧的距离小于或等于9mm。
8.一种天线系统,其特征在于,所述天线系统包括多个如权利要求1-7任意一项所述的空气微带线天线单元,且多个所述空气微带线天线单元呈阵列排布。
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