CN217036008U - 天线单元、天线阵列、无线电器件及设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种天线单元、天线阵列、无线电器件及设备。天线单元包括第一天线，所述第一天线包括：多个第一条带及多个第二条带，第一条带与第二条带交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；第一条带的长度及第二条带的长度均基于第一天线的中心工作频率的半波长而设置。上述实施例中的天线单元相比于利用馈线串接辐射片所形成的串馈辐射结构，本申请所提供的辐射结构在减小了串馈辐射结构的尺寸。相比于辐射片，本申请的天线单元拓展了波束宽度。

Description

天线单元、天线阵列、无线电器件及设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种天线单元、天线阵列、无线电器件及设备。

背景技术

随着时代的进步，用户对于电子技术的依赖度越来越高。移动通信、雷达等技术得到了快速的发展。天线是传输线中的导行波和空间传播的电磁波之间的转换装置，所以天线性能的好坏直接影响到整个通信系统的工作质量。天线在整个系统中扮演着重要角色，所以如何设计出高性能，低成本，易于安装的天线是提升系统质量的重要一环。一般来讲，在雷达系统中，天线的波束宽度决定了雷达系统能够探测的角度范围，是标定雷达性能的重要指标之一。如何提升天线的波束宽度成为了一个热门的话题。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述背景技术中提到的技术问题，提供一种天线单元、天线阵列、无线电器件及设备。

为了实现上述目的或其他目的，本申请根据一些实施例，提供一种天线单元，所述天线单元包括第一天线，所述第一天线包括：多个第一条带及多个第二条带，所述第一条带与所述第二条带交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；所述第一条带的长度及所述第二条带的长度均基于所述第一天线的中心工作频率的半波长而设置。

上述实施例中的天线单元中的第一天线中的第一条带的长度及第二条带的长度都是根据第一天线的中心工作频率的半波长而设置的；由于第一天线上的电流经过半波长后方向会发生改变，故而在第一天线上的电流会在第一条带与第二条带的交界处转向；利用多个第一条带及第二条带所围成的螺旋状辐射结构，使得多个第一条带在螺旋状辐射结构的尺寸范围内形成多个辐射源，第二条带为传输线。这样的电流分布配合相位，再结合第一天线的形状，相比于利用馈线串接辐射片所形成的串馈辐射结构，本申请所提供的辐射结构在减小了串馈辐射结构的尺寸。相比于辐射片，本申请的天线单元拓展了波束宽度。

在其中一个实施例中，多个所述第一条带相平行，多个所述第二条带相平行；所述第一条带与所述第二条带垂直相交或所述第一条带与所述第二条带斜交。

在其中一个实施例中，多个所述第一条带的宽度不尽相同。

在其中一个实施例中，所述天线单元还包括第一贴片，所述第一贴片感应耦合于其中一第一条带。

在上述实施例中，通过设置第一贴片，第一贴片通过第一天线进行空间耦合获得能量，通过设置第一贴片的尺寸，可以实现空间辐射，进一步对天线单元的辐射方向进行影响，对拓展天线单元的辐射带宽和改善稳定天线单元的辐射方向有着积极的作用。

在其中一个实施例中，所述第一贴片设置于所述螺旋状辐射结构所围成的中部区域。

在其中一个实施例中，所述第一贴片与所述第一天线位于同一层。

在其中一个实施例中，所述天线单元还包括第二天线，所述第二天线包括：多个第三条带及多个第四条带，所述第三条带与所述第四条带交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；所述第三条带的长度及所述第四条带的长度均基于所述第二天线的中心工作频率的半波长而设置；所述第二天线的中心工作频率与所述第一天线的中心工作频率不同。

在上述实施例中，通过设置中心工作频率与第一天线的中心工作频率不同的第二天线，可以实现双频带的功能，从而拓宽天线单元的应用范围。

在其中一个实施例中，多个所述第三条带相平行，多个所述第四条带相平行；所述第三条带与所述第四条带垂直相交或所述第三条带与所述第四条带斜交。

在其中一个实施例中，多个所述第三条带的宽度不尽相同。

在其中一个实施例中，所述第二天线的中心工作频率小于所述第一天线的中心工作频率。

在其中一个实施例中，所述第二天线位于所述第一天线和参考地之间的金属层。

在其中一个实施例中，所述天线单元还包括第二贴片，所述第二贴片感应耦合于所述第二天线。

在其中一个实施例中，所述天线单元还包括馈电端口，所述馈电端口向所述第一天线和所述第二天线馈电。

基于同样的申请构思，本申请还提供一种天线阵列，所述天线阵列包括：

馈线；

多个如上述任一实施例中所述的天线单元，沿所述馈线排布。

在其中一个实施例中，多个所述天线单元沿所述馈线排布于所述馈线两侧；其中，位于所述馈线同一侧的各所述天线单元具有相同的相位，位于所述馈线相对两侧的所述天线单元具有180°的相位差。

基于同样的申请构思，本申请还提供一种无线电器件，所述无线电器件包括：

封装结构，集成有如上述任一方案中所述的至少一个天线单元；

芯片裸片，封装于所述封装结构中，所述芯片裸片的射频信号发射端或射频信号接收端耦接于其中至少一个所述天线单元。

基于同样的申请构思，本申请还提供一种设备，所述设备包括：

如上述实施例中所述的天线阵列；

信号处理模块，耦接于所述天线阵列，所述信号处理模块通过所述天线阵列发射和/或接收射频信号，以利用所述射频信号实现通信和/或目标检测。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术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申请的一些实施例，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及图2为本申请一个实施例提供的包括第一天线的不同的天线单元的俯视图；

图3为本申请一个实施例提供的包括第一天线、介质基板及参考地层的天线单元的截面结构示意图；

图4及图5为本申请另一个实施例提供的包括第一天线及第一贴片的不同的天线单元的俯视图；

图6为本申请实施例提供的包括第一天线及第一贴片的天线单元的辐射方向图；其中，图6中虚线表示沿仰视天线单元的方向的辐射方向图，图6中的实线为沿水平方向的辐射方向图；

图7为本申请另一个实施例提供的包括第一天线及第二天线的天线单元的俯视图；

图8为本申请另一个实施例提供的包括第一天线、第一贴片、第二天线及第二贴片的天线单元的俯视图；

图9为本申请另一个实施例提供的包括第一天线、第一介质基板、参考底层、第二介质基板及第二天线的天线单元的截面结构示意图；

图10为本申请又一个实施例提供的不同的天线阵列的俯视图。

附图标记说明：

10、天线单元；101、第一天线；1011、第一条带；1012、第二条带；102、第一贴片；103、介质基板；1031、第一介质基板；1032、第二介质基板；104、参考地层；105、第二天线；1051、第三条带；1052、第四条带；106、第二贴片20、馈线。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请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例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

比较常见的宽波束天线主要分为两类，一种是各种形式的磁电偶极子，另外一种是使用天线阵列来实现宽波束的。从实际应用角度来说，电磁偶极子在实现宽波束的主要机理是通过电极子和磁极子的方向图在空间中的叠加来实现波束的拓展，这需要小心的设计电极子和磁极子以及他们之间的位置关系，通常来说结构较为复杂设计难度高；而天线阵列是通过使用多个天线单元，给不同位置的天线单元分配不一样的幅度和相位，从而实现阵列中的天线单元所辐射的电磁波在空间中的叠加，一般拓展波束的天线阵列需要至少三个及以上的天线单元，设计中需要精心调整功率分配网络，且最终的效果对于天线的幅度比例和相位差非常敏感。

在毫米波频段，由于电磁波的波长达到毫米级别，为天线和芯片的集成提供了可能。AiP技术是通过封装材料与工艺将天线单元集成在携带芯片的封装结构内，很好地兼顾了天线性能、成本及体积，为系统级芯片提供了良好的天线解决方案。在毫米波频段，天线加工的微小尺寸偏差都有可能带来性能的急剧恶化，封装上精细的加工精度，缓解了毫米波天线的加工带来的问题。结构简单、易于实现、对于参数不敏感的宽波束天线成为了迫切的需求。

有鉴于此，本申请根据一些实施例，请参阅图1至图3，本申请提供一种天线单元10。天线单元10可以包括第一天线101，第一天线101包括：多个第一条带1011及多个第二条带1012，第一条带1011与第二条带1012交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；第一条带1011的长度及第二条带1012的长度均是基于第一天线101的中心工作频率的半波长而设置的(譬如，第一条带1011的长度及第二条带1012的长度可以均为第一天线101的中心工作频率的半波长的奇数倍，具体的，第一条带1011的长度及第二条带1012的长度可以但不仅限于均为第一天线101的中心工作频率的半波长)。其中，所述半波长为射频电信号在介质上的半波长，记为λg/2。第一条带1011的实际长度及第二条带1012的实际长度在波束宽度的可允许的误差范围内有可容忍的工艺误差和设计误差。

上述实施例中的天线单元中的第一天线101中的第一条带1011的长度及第二条带1012的长度都是根据第一天线101的中心工作频率的半波长而设置的；由于第一天线101上的电流经过半波长后方向会发生改变，故而在第一天线101上的电流会在第一条带1011与第二条带1012的交界处转向；利用多个第一条带1011及第二条带1012所围成的螺旋状辐射结构，使得多个第一条带1011在螺旋状辐射结构的尺寸范围内形成多个辐射源，第二条带1012为传输线。这样的电流分布配合相位，再结合第一天线101的形状，相比于利用馈线串接辐射片所形成的串馈辐射结构，本申请所提供的辐射结构在减小了串馈辐射结构的尺寸。相比于辐射片，本申请的天线单元拓展了波束宽度。

在图1及图2的第一天线101中，由于第一条带1011的长度及第二条带1012的长度都是根据第一天线的中心工作频率的半波长而设置的，又第一天线101上的电流经过半波长后方向会发生改变，可以确保第一天线101中每个条带上的电流方向保持稳定。

具体的，第一条带1011与第二条带1012可以均为金属条带，且第一条带1011与第二条带1012可以由同一层金属层刻蚀而得到。更为具体的，第一条带1011与第二条带1012可以均为但不仅限于铜条带。

在其中一个实施例中，如图1所示，多个第一条带1011相平行，多个第二条带1012相平行；第一条带1011与第二条带1012垂直相交，即第一条带1011与第二条带1012相交的角度为90°。

在图1中的第一天线101中，第一条带1011与第二条带1012沿第一天线101的延伸方向交替排布，且每经过半波长之后拐弯90°，形成如图1所示的矩形螺旋状；由于第一天线101中的条带没经过半波长之后进行转弯，故而在第一天线101上的电流会在转弯之后转型，形成的电流在如图1中的三个第一条带101上的分别依次为180°、0°和0°。

在另一些示例中，通过调整几个第一条带的宽度来调整相应条带的辐射能力，从而实现对方向图的控制。

在又一个示例中，如图2所示，多个第一条带1011相平行，多个第二条带1012相平行；第一条带1011与第二条带1012斜交。具体的，第一条带1011与第二条带1012相交的夹角可以根据实际需要进行设置，譬如，可以为10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°或80°等等；其中，图2中以第一条带1011与第二条带1012相交的夹角为45°作为示例，此时的第一天线101为45°极化的宽波束天线。

作为示例，上述实施例中第一天线101中，第一条带1011为辐射边，第二条带1012为非辐射边。

具体的，第一天线101中，第一条带1011的数量及第二条带1012的数量可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。需要说明的是，图1及图2中仅以第一条带1011的数量为3个，第二条带1012的数量为2个作为示例，在其他示例中，第一条带1011的数量及第二条带1012的数量并不以图1及图2中的数量为限。

需要说明的是，图1中的虚线箭头表示第一天线101中某一瞬时的电流方向。

在一个示例中，多个第一条带1011的宽度可以不尽相同，即可以部分第一条带1011的宽度相同，且与另外一部分第一条带1011的宽度不同；以图1为例，位于最右侧的第一条带1011的宽度可以大于其他第一条带1011的宽度，以提高辐射增益。通过调节第一条带1011的宽度，可以调整不同位置的第一条带1011中的电流，从而实现不同位置上电流分布大小的调整。在其他示例中，第一天线101中所有的第一条带1011的宽度也可以均相同。

在一个示例中，多个第二条带1012的宽度也可以完全相同，也可以不尽相同，可以视工程中的阻抗匹配而定。

在一个示例中，请参阅图3，天线单元10还包括：介质基板103，介质基板103包括相对的第一表面及第二表面，第一天线101位于介质基板103的第一表面；参考地层104，参考地层104位于介质基板103的第二表面。

具体的，介质基板103可以包括但不仅限于印刷电路板中的介质基板，或芯片裸片的封装结构所使用的介质基板。参考地层104可以为一整块金属板，参考地层104的金属材料可以与第一天线101的金属材料相同，也可以与第一天线101的金属材料不同。参考地层104作为天线单元10的反射板。

具体的，介质基板103的厚度可以根据实际需要进行设定，此处不做具体限定。本实施例中，介质基板103的厚度可以大于用作第一天线101的金属层的厚度及用作参考地层104的金属层的厚度。

在一个可选的示例中，天线单元10还包括第一贴片102，第一贴片102感应耦合于其中一第一条带1011。第一贴片102与第一条带1011之间形成电感应关系，以传输射频电信号，以及实现射频电信号与电磁波之间的能量转换。具体的，请结合图1和图4，或者结合图2和图5，天线单元10还可以包括第一贴片102，第一贴片102位于第一天线101的内侧，且与第一天线101中的第一条带1011形成感应关系。

在上述实施例中，通过设置第一贴片102，第一贴片102通过第一天线101进行感应耦合以获得能量，通过设置第一贴片102的尺寸，可以调整第一天线的辐射增益、和波束赋形等，进一步对天线单元10的辐射方向进行影响，对拓展天线单元10的辐射带宽和改善稳定天线单元10的辐射方向有着积极的作用。图4中的天线单元10的辐射方向图如图6所示，由图6可知，天线单元10的辐射方位角(deg)和天线辐射方向(dBi)图，其中，实线表示雷达天线的方位向的天线辐射方向图，虚线表示雷达天线的俯仰的天线辐射方向图。从天线方向图中看到，方位向的天线辐射方向图可以覆盖±75deg以上的6dB波束宽度。相比较于传统贴片天线的±45deg的6dB波束宽度有着极大的提升。

需要说明的是，图4中的虚线箭头表示第一天线101中某一瞬时的电流方向及第一贴片102中的电流方向。

具体的，第一贴片102可以为矩形金属贴片。

在一个示例中，第一贴片102可以为正方形贴片，第一贴片102的边长可以接近第一天线101中心工作频率的半波长。

在一个示例中，第一贴片102可以与第一天线101位于同一层；具体的，第一贴片102与第一天线101可以为通过刻蚀同一金属层而得到。

作为示例，第一贴片102与第一天线101之间的间距是基于电场的能量感应所需的距离而设置的。例如，如图4或图5所示，第一贴片102设置于所述螺旋状辐射结构所围成的中部区域，与包括最内侧自由端的第一条带1011之间的间距小于第一贴片102与另一相邻的第一条带1011(即图4或图5中位于第一贴片102左侧最临近的第一条带1011)之间的间距，且第一贴片102与包括最内侧自由端的第一条带1011之间的间距大于等于工艺关键尺寸，本实施例中，第一贴片102与包括最内侧自由端的第一条带1011之间的间距等于工艺关键尺寸。

在另一个示例中，请参阅图7，天线单元10还可以包括第二天线105，第二天线105可以包括：多个第三条带1051及多个第四条带1052，第三条带1051与第四条带1052交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；第三条带1051的长度及第四条带1052的长度均基于第二天线105的中心工作频率的半波长而设置；第二天线105的中心工作频率与第一天线101的中心工作频率不同。其中，第二天线105和第一天线101可独立馈电。或者，如图7所示，第三条带1051与第一天线101连接，通过同一馈电电路进行馈电。

在上述实施例中，通过设置对应不同中心工作频率的第一天线101和第二天线105，可以实现双频带无线信号传输的功能，从而拓宽天线单元10的应用范围。例如，配置有包含双频带的天线单元10的电子设备，通过适当设置发射不同频段的射频信号的时序，即在利用第一天线101进行周围环境探测期间，利用第二天线105与基站进行数据通信。

上述实施例中的天线单元中的第二天线105设置成包括多个第三条带1051及第四条带1052的螺旋状辐射结构，使得第二天线105的辐射方向得到拓展，且使得天线单元10的尺寸较小；同时，第三条带1051的长度及第四条带1052的长度均基于第二天线105的中心工作频率的半波长而设置(譬如，第三条带1051的长度及第四条带1052的长度可以均为第二天线105的中心工作频率的半波长的奇数倍，具体的，第三条带1051的长度及第四条带1052的长度可以但不仅限于均为第二天线105的中心工作频率的半波长)，又第二天线105上的电流经过第二天线105的中心工作频率的半波长后方向会发生改变，故而在第二天线105上的电流会在第三条带1051与第四条带1052的交界处转向。其中第三条带1051为辐射源，第四条带1052为传输线。这样的电流分布配合相位，再结合第二天线105的形状，在空间上能够实现宽波束，从而提升天线单元10的波束宽度。

在图7的第二天线105中，由于第三条带1051的长度及第四条带1052的长度均为基于第二天线105的中心工作频率的半波长而设置，又第二天线105上的电流经过第二天线105的中心工作频率的半波长后方向会发生改变，可以确保第二天线105中每个条带上的电流方向保持稳定。

具体的，第三条带1051与第四条带1052可以均为金属条带，且第三条带1051与第四条带1052可以由同一层金属层刻蚀而得到。更为具体的，第三条带1051及第四条带1052可以均为但不仅限于带状导体。

在其中一个实施例中，如图7所示，多个第三条带1051相平行，多个第四条带1052相平行；第三条带1051与第四条带1052垂直相交，即第三条带1051与第四条带1052相交的角度为90°。

当然，在其他示例中，第三条带1051与第四条带1052也可以斜交，第三条带1051与第四条带1052斜交后的夹角的大小可以根据实际需要进行设定，譬如，可以为10°、20°、30°、40°、45°、50°、60°、70°或80°等等。

需要说明的是，图7中的第一天线101以图1中的第一天线101作为示例，在其他示例中，第二天线105内侧的第一天线101也可以为如图2所示的第一天线101。

作为示例，上述图7所示的第二天线105中，第三条带1051为辐射边，第四条带1052为非辐射边。

具体的，第二天线105中，第三条带1051的数量及第四条带1052的数量可以根据实际需要进行设定，此处不做限定。需要说明的是，图7中仅以第三条带1051的数量为3个，第四条带1052的数量为2个作为示例，在其他示例中，第三条带1051的数量及第四条带1052的数量并不以图7中的数量为限。

在一个示例中，多个第三条带1051的宽度可以不尽相同，即可以部分第三条带1051的宽度相同，且与另外一部分第三条带1051的宽度不同；以图7为例，位于最右侧的第三条带1051的宽度可以大于其他第三条带1051的宽度；当然，在其他示例中，第三条带1051的宽度的设置方案并不以此为限。通过调节第三条带1051的宽度，可以调整不同位置的第三条带1051中的电流，从而实现不同位置上电流分布大小的调整。当然，在其他示例中，第一天线101中所有的第三条带1051的宽度也可以均相同。

当然，多个第四条带1052的宽度也可以完全相同，也可以不尽相同。

在一个示例中，第二天线105的中心工作频率可以小于第一天线101的中心工作频率。第一天线101可以用作传感器，第二天线105可以用作5G通讯。

由于第一天线101与第二天线105的频带之间存在差异，在第二天线105在其工作频率工作时，由于第一天线101的长度过于短小，在天线单元10中作为传输线；同理，在第一天线101在其工作频率工作时，第二天线105起到传输线的作用，对于辐射影响有限。

在一个可选的示例中，如图8所示，天线单元10还包括第二贴片106，第二贴片106感应耦合于第二天线105；第二贴片106位于第一天线101与第二天线105之间，且与第一天线101及第二天线105均具有间距。通过设置第二贴片106，可以增大第二天线105的波束宽度。

具体的，第二贴片106可以为矩形金属贴片。

在一个示例中，第二贴片106可以为正方形贴片，第二贴片106的边长可以接近第二天线105中心工作频率的半波长。

在一个示例中，第二贴片106可以与第二天线105位于同一层；具体的，第二贴片106与第二天线105可以为通过刻蚀同一金属层而得到。

需要说明的是，图7及图8仅示意除了包括第一天线101及第二天线105的天线单元10，在其他实施例中，可以根据实际需要再在图7及图8的天线单元10的基础上增加更多的其他中心工作频率的天线，以实现更多频段的功能。

在其中一个示例中，第一天线101可以与第二天线105位于PCB板或封装结构的不同层。例如，所述第二天线位于所述第一天线和参考地之间的金属层。

在一个可选的示例中，请参阅图9，天线单元10还包括：第一介质基板1031，第一介质基板1031包括相对的第一表面及第二表面，第一天线101位于第一介质基板1031的第一表面；参考地层104，参考地层104位于第一介质基板1031的第二表面，且与第一天线101电连接；第二介质基板1032，第二介质基板1032位于第一介质基板1031的第一表面，且覆盖第一天线101；第二天线105位于第二介质基板1032远离第一天线101的表面。

具体的，第一介质基板1031及第二介质基板1032均可以包括但不仅限于印刷电路板中的、或芯片裸片的封装结构中的介质基板。参考地层104可以为一整块金属板，参考地层104的材料可以与第一天线101及第二天线105的材料相同。参考地层104作为天线单元10的反射板。

具体的，第一介质基板1031的厚度及第二介质基板1032的厚度可以根据实际需要进行设定，此处不做具体限定。本实施例中，第一介质基板1031的厚度及第二介质基板1032的厚度可以均大于第一天线101的厚度、第二天线105的厚度及参考地层104的厚度。

在一个示例中，如图7及图8中的天线单元10还包括馈电端口(未标示出)，馈电端口向第一天线101和第二天线105馈电。

具体的，馈电端口可以独立配置于第一天线101或第二天线105；或者馈电端口配置于第一天线101和第二天线105的交接处。

本申请还提供一种天线阵列，天线阵列包括：馈线20；多个如上述任一实施例中所述的天线单元10，多个天线单元10沿所述馈线20排布。

具体的，位于馈线20同一侧的各天线单元10馈入相同的相位的电信号。

如图10所示，多个所述天线单元10还可以沿所述馈线20排布于所述馈线两侧；其中，位于所述馈线同一侧的各所述天线单元具有相同的相位，位于馈线20相对两侧的天线单元10具有180°的相位差。

如图10这种天线阵列的排布，将天线单元10的宽波束面放置在水平面上，符合目前雷达天线要求的宽波束要求；而俯仰面的宽度由于组成阵列的形式，被压缩，天线单元10的个数根据具体应用可以适当的增加或者减少。

需要说明的是，图10中的天线单元10仅以图1对应的天线单元10作为示例，在其他示例中，天线阵列中的天线单元10还可以但不仅限于为图2、图4、图5、图7或图8对应的天线单元。

本申请还提供一种呈封装后的芯片形式的无线电器件，其举例包括传感器芯片、或射频收发芯片等。所述无线电器件包括：封装结构和芯片裸片(DIE)。其中，所述封装结构用于封装芯片裸片。所述封装结构还集成有如上述任一示例所述的至少一个天线单元。通过封装结构上布置的键合线，所述芯片裸片的各引脚与封装结构中的各天线单元和封装结构上的各焊脚连接，以使得芯片裸片与各天线单元和外部电路实现信号连接。

所述封装结构中集成有多个天线单元。该多个天线单元包括至少一个用于发射无线电信号的发射天线，和至少一个用于接收无线电信号的接收天线。

在一些实施例中，所述芯片裸片包括第一信号发射器和第一信号接收器。其中所述第一信号发射器连接发射天线，第一信号接收器连接接收天线。在一些示例中，所述封装结构中还布置有功分器，以调整不同发射天线(或不同接收天线)的能量，以稳定波束赋形。

所述第一信号发射器用于将射频电信号传输至相应的发射天线，以使相应的发射天线中的第一天线辐射探测信号波。具体地，所述第一信号发射器将信号源所提供的基准电信号进行调频/调相处理，并调制成射频频段的射频电信号，以输出至发射天线。例如，第一信号发射器将基准电信号调制到射频频段并馈电至发射天线，以使得发射天线产生中心频率在如64GHz、或77GHz等频段的探测信号波。其中，所述第一信号发射器可以产生中心频率为定频的探测信号波，或者以中心频率和预设带宽扫频的探测信号波。以所述探测信号波包括至少一个chirp信号为例，其中chirp信号为基于线性调频周期而形成的电磁波。当探测信号波被物体反射时，形成回波信号波。所述接收天线感应回波信号波而生成回波电信号。

所述第一信号接收器用于将接收天线所输出的回波电信号进行解调和滤波等处理，以输出第一基带数字信号。

在一些示例中，所述第一基带数字信号可通过芯片接口输出至如CPU等外部电路。

在另一些示例中，所述芯片裸片中还包括第一信号处理器，至少与所述信号接收器连接，用于对所述第一基带数字信号进行信号处理，以提取利用所述探测信号波及其对应的回波信号而测量的测量数据，并予以输出。其中，所述第一信号处理器包括基于对至少一路接收天线所提供的至少一路待处理的第一基带数字信号进行相位、频率、时域等数字化信号处理计算。所述测量数据包括以下至少一种：用于表示所探测到的至少一个障碍物的相对距离的距离数据；用于表示所探测到的至少一个障碍物的相对速度的速度数据；用于表示所探测到的至少一个障碍物的相对角度的角度数据等。

在又一些实施例中，所述芯片裸片中包括第二信号发射器和第二信号接收器。其中，第二信号发射器用于产生对应第一天线的中心频率或第二天线的中心频率的射频电信号，并通过发射天线中的第一天线或第二天线予以发射。

第二信号接收器用于接收对应第一天线的中心频率或第二天线的中心频率的响应信号，并输出相应的第二基带数字信号。所述响应信号是接收天线中的第一天线或第二天线感应不同中心频率的电磁波而得到的。其中，若所述响应信号为接收天线中的第一天线所提供的，则其举例为一种回波电信号。若所述响应信号为接收天线中的第二天线所提供的，则其举例为感应于某一电子设备所发射的无线电信号而得到的。

在一些示例中，所述第二基带数字信号可通过芯片接口输出至如CPU等外部电路。

在另一些示例中，所述芯片裸片中还包括第一信号处理器和第二信号处理器。其中，所述第一信号处理器和第二信号处理器至少与所述第二信号接收器连接。第一信号处理器如前一示例所述，用于从第二基带数字信号中提取测量数据。所述第二信号处理器用于解析第二基带数字信号中的通信数据，并输出至如CPU等后续电路，以实现数据通信的目的。

本申请还提供一种设备，设备包括：如上述实施例中所述的天线阵列；信号处理模块(未示出)，通过信号收发器耦接于天线阵列，信号处理模块通过天线阵列发射和/或接收射频信号，以利用射频信号实现通信和/或目标检测。

在一个示例中，信号处理模块通过天线阵列中的各第二天线发射和接收射频信号，以实现通信，譬如5G通信等等。

在另一个示例中，信号处理模块通过天线阵列中的各第一天线发射探测信号及其回波信号，以执行对所述设备所在的周围环境中的目标进行目标测量、跟踪等目标检测操作。

在本说明书的描述中，参考术语“在其中一个实施例”、“可能的实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种天线单元，其特征在于，所述天线单元包括第一天线，所述第一天线包括：多个第一条带及多个第二条带，所述第一条带与所述第二条带交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；所述第一条带的长度及所述第二条带的长度均基于所述第一天线的中心工作频率的半波长而设置。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，多个所述第一条带相平行，多个所述第二条带相平行；所述第一条带与所述第二条带垂直相交或所述第一条带与所述第二条带斜交。

3.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，多个所述第一条带的宽度不尽相同。

4.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括第一贴片，所述第一贴片感应耦合于其中一第一条带。

5.根据权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述第一贴片设置于所述螺旋状辐射结构所围成的中部区域。

6.根据权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述第一贴片与所述第一天线位于同一层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括第二天线，所述第二天线包括：多个第三条带及多个第四条带，所述第三条带与所述第四条带交替设置，并依次连接以形成螺旋状辐射结构；所述第三条带的长度及所述第四条带的长度均基于所述第二天线的中心工作频率的半波长而设置；所述第二天线的中心工作频率与所述第一天线的中心工作频率不同。

8.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，多个所述第三条带相平行，多个所述第四条带相平行；所述第三条带与所述第四条带垂直相交或所述第三条带与所述第四条带斜交。

9.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，多个所述第三条带的宽度不尽相同。

10.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述第二天线的中心工作频率小于所述第一天线的中心工作频率。

11.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述第二天线位于所述第一天线和参考地之间的金属层。

12.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括第二贴片，所述第二贴片感应耦合于所述第二天线。

13.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括馈电端口，所述馈电端口向所述第一天线和所述第二天线馈电。

14.一种天线阵列，其特征在于，所述天线阵列包括：

馈线；

多个如权利要求1至13中任一项所述的天线单元，沿所述馈线排布。

15.根据权利要求14所述的天线阵列，其特征在于，多个所述天线单元沿所述馈线排布于所述馈线两侧；其中，位于所述馈线同一侧的各所述天线单元具有相同的相位，位于所述馈线相对两侧的所述天线单元具有180°的相位差。

16.一种无线电器件，其特征在于，包括：

封装结构，集成有如权利要求1-13中任一所述的至少一个天线单元；

芯片裸片，封装于所述封装结构中，所述芯片裸片的射频信号发射端或射频信号接收端耦接于其中至少一个所述天线单元。

17.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

如权利要求14-15中任一所述的天线阵列；

信号处理模块，耦接于所述天线阵列，所述信号处理模块通过所述天线阵列发射和/或接收射频信号，以利用所述射频信号实现通信和/或目标检测。

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