CN218586316U - 一种波束可调的天线及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种波束可调的天线及通信设备，通过在第一金属层的两侧分别设置辐射单元和介质层，形成稳定的天线辐射结构，而在第一金属层的侧边设置可旋转的第二金属层，并且第一金属层与第二金属层共同形成天线地，使得旋转第二金属层时，改变了部分天线地与辐射单元之间的夹角，进而使得天线波束宽度发生变化，实现宽波束的动态调控，从而能够获取到波束宽度随转动夹角的变化曲线，并根据曲线数据将波束可调的天线应用在不同的场景，在用到不同场景时，只需要相应调整角度，而不用重新设计或生产对应的天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信天线技术领域，特别是涉及一种波束可调的天线及通信设备。
背景技术
随着5G毫米波通信技术的在卫星、雷达等不同应用场景的发展，越来越多的场景需要针对性的开发不同类型的天线。在不同的场景下，所需求的天线波束范围是不同的。如在毫米波智能开关以及智能家具等应用场景，需要窄波束；而在卫星定位导航系统中，天线需要能够接收到来自整个上半球空间的卫星信号；在自动驾驶系统中，雷达需要有广阔的视野才能够检测到各个方向的障碍物，以避免车辆碰撞。因此，为了针对不同场景下天线的应用，便需要设计不同波束宽度的天线。但定制化的设计不仅使得设计周期延长，而且增加了设计成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种波束可调的天线及通信设备，能够适用于不同波束宽度需求的应用场景。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种波束可调的天线，包括辐射单元、介质层、第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层与第二金属层构成天线地；
所述第一金属层设置于所述介质层的一侧；
所述辐射单元设置于所述第一金属层远离所述介质层的一侧；
所述第二金属层与所述第一金属层的侧边可转动连接。
进一步地，还包括铰链；
所述铰链的第一侧与所述第一金属层连接，所述铰链的第二侧与所述第二金属层连接。
进一步地，还包括金属螺杆；
所述金属螺杆贯穿所述铰链的旋转轴，并与所述铰链第二侧的旋转轴连接。
进一步地，还包括电机；
所述电机的转轴与所述金属螺杆的一端连接，所述电机的输入端用于输入控制信号。
进一步地，所述第二金属层包括第一子金属层和第二子金属层；
所述第一子金属层和第二子金属层分别设置于所述第一金属层相对的两侧边。
进一步地，所述第一金属层与所述第二金属层长度相同的侧边相连接。
进一步地，还包括馈电金属片；
所述辐射单元包括介质块；
所述第一金属层上设置有馈电缝隙，且所述馈电缝隙的位置与所述介质块的位置对应；
所述馈电金属片设置于所述介质层远离所述第一金属的一侧，且与所述馈电缝隙的位置对应。
进一步地，所述介质块设置于所述第一金属层的中心位置。
进一步地，所述馈电缝隙为矩形缝隙。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的另一技术方案为：
一种通信设备，包括上述的一种波束可调的天线。
本实用新型的有益效果在于：通过在第一金属层的两侧分别设置辐射单元和介质层，形成稳定的天线辐射结构，而在第一金属层的侧边设置可旋转的第二金属层，并且第一金属层与第二金属层共同形成天线地，使得旋转第二金属层时，改变了部分天线地与辐射单元之间的夹角，进而使得天线波束宽度发生变化，实现宽波束的动态调控，从而能够获取到波束宽度随转动夹角的变化曲线，并根据曲线数据将波束可调的天线应用在不同的场景，在应用于不同场景时，只需要相应调整角度，而不用重新设计或生产对应的天线。
附图说明
图1为本实用新型实施例中的一种波束可调的天线的结构示意图；
图2为本实用新型实施例中的一种波束可调的天线的透视结构示意图；
图3为本实用新型实施例中的一种波束可调的天线的正视图；
图4为本实用新型实施例中的一种波束可调的天线不同夹角下的波束宽度仿真图；
图5为本实用新型实施例中的一种波束可调的天线的控制图；
标号说明：
1、辐射单元；2、介质层；3、第一金属层；4、第二金属层；41、第一子金属层；42、第二子金属层；5、铰链；6、金属螺杆；7、馈电缝隙；8、馈电金属片。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1，一种波束可调的天线，包括辐射单元、介质层、第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层和第二金属层构成天线地；
所述第一金属层设置于所述介质层的一侧；
所述辐射单元设置于所述第一金属层远离所述介质层的一侧；
所述第二金属层与所述第一金属层的侧边可转动连接。
由上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过在第一金属层的两侧分别设置辐射单元和介质层，形成稳定的天线辐射结构，而在第一金属层的侧边设置可旋转的第二金属层，并且第一金属层与第二金属层共同形成天线地，使得旋转第二金属层时，改变了部分天线地与辐射单元之间的夹角，进而使得天线波束宽度发生变化，实现宽波束的动态调控，从而能够获取到波束宽度随转动夹角的变化曲线，并根据曲线数据将波束可调的天线应用在不同的场景，在应用于不同场景时，只需要相应调整角度，而不用重新设计或生产对应的天线。
进一步地，还包括铰链；
所述铰链的第一侧与所述第一金属层连接，所述铰链的第二侧与所述第二金属层连接。
由上述描述可知，通过设置铰链将第一金属层与第二金属层可转动连接，从而能够通过铰链使第二金属层旋转至合适角度，达到对应的波束宽度需求。
进一步地，还包括金属螺杆；
所述金属螺杆贯穿所述铰链的旋转轴，并与所述铰链第二侧的旋转轴连接。
由上述描述可知，通过设置金属螺杆，将金属螺杆与铰链第二侧的旋转轴连接，从而能够更加方便地通过控制金属螺杆的旋转角度实现第二金属层与第一金属层之间角度的变化。
进一步地，还包括电机；
所述电机的转轴与所述金属螺杆的一端连接，所述电机的输入端用于输入控制信号。
由上述描述可知，通过设置电机并将电机的转轴与金属螺杆的一端连接，使得通过单片机、复杂可编程逻辑器件对电机进行转动控制时，电机能够带动金属螺杆转动，并进一步调整第二金属层的旋转角度，而单片机以及复杂可编程逻辑器件等设备能够输出高精度的信号，能够有效控制第二金属层的角度变化，从而得到精确的波束宽度随转动夹角的变化曲线，更有利于对第二金属层实施角度的变化控制。
进一步地，所述第二金属层包括第一子金属层和第二子金属层；
所述第一子金属层和第二子金属层分别设置于所述第一金属层相对的两侧边。
由上述描述可知，通过在第一金属层的相对两个侧边分别设置第一子金属层和第二子金属层，从而能够通过转动第一子金属层和第二子金属层实现更丰富的角度变化控制。
进一步地，所述第一金属层与所述第二金属层长度相同的侧边相连接。
由上述描述可知，通过将第一金属层以及第二金属层相互连接的侧边的长度设置为相同，使得第一金属层与第二金属层构成的天线地在连接方向上具有更好的连续性。
进一步地，还包括馈电金属片；
所述辐射单元包括介质块；
所述第一金属层上设置有馈电缝隙，且所述馈电缝隙的位置与所述介质块的位置对应；
所述馈电金属片设置于所述介质层远离所述第一金属的一侧，且与所述馈电缝隙的位置对应。
由上述描述可知，通过采用介质块作为辐射单元，并且设置有对应的馈电金属片以及馈电缝隙结构，使得天线整体构成介质谐振器天线，而介质谐振器天线具有较高的辐射效率，提高天线性能。
进一步地，所述介质块设置于所述第一金属层的中心位置。
由上述描述可知，通过将介质块设置于第一金属层的中心位置，使得介质谐振器天线整体形成对称结构，从而使得辐射更加均匀。
进一步地，所述馈电缝隙为矩形缝隙。
由上述描述可知，采用矩形缝隙能够避免天线辐射时，产生过多的能量向后泄露吗，提高天线性能。
本实用新型另一实施例提供一种通信设备，包括上述的一种波束可调的天线。
本实用新型上述一种波束可调的天线及通信设备适用于各种场景下的天线需求，如应用于智能家居、卫星定位导航系统、雷达以及自动驾驶系统中，以下通过具体实施方式进行说明：
实施例一
请参照图1，一种波束可调的天线，包括辐射单元1、介质层2、第一金属层3和第二金属层4；所述第一金属层3和第二金属层4构成天线地；所述第一金属层3设置于所述介质层2的一侧；所述辐射单元1设置于所述第一金属层3远离所述介质层2的一侧；所述第二金属层4与所述第一金属层3的侧边可转动连接；
其中，在一种可选的实施方式中，还包括铰链5；所述铰链5的第一侧与所述第一金属层3连接，所述铰链5的第二侧与所述第二金属层4连接；通过所述铰链5改变所述第一金属层3与所述第二金属层4之间的夹角，从而实现波束的动态可调；如通过阻尼铰链将所述第二金属层固定在预设的角度方向上；
在一可选的实施方案中，所述第二金属层4包括第一子金属层41和第二子金属层42；所述第一子金属层41和第二子金属层42分别设置于所述第一金属层3相对的两侧边；所述第一金属层3与所述第二金属层4长度相同的侧边相连接；具体的，所述第一金属层3以及所述第二金属层4均为矩形，所述第一子金属层41与所述第二子金属层42尺寸相同；所述第一金属层3分别与所述第一子金属层41以及所述第二子金属层42长度相同的侧边相连接，从而使所述第一金属层3、第一子金属层41以及所述第二子金属层42构成的金属地结构在所述介质层2上的投影为矩形；
请参照图2和图3，在一可选的实施方式中，所述辐射单元1包括介质块；还包括馈电金属片8；所述介质块的尺寸为3mm×3mm×0.8mm，介电常数(DK)为21；所述第一金属层3上设置有馈电缝隙7，且所述馈电缝隙7的位置与所述介质块的位置对应；所述馈电金属片8设置于所述介质层2远离所述第一金属层3的一侧，且与所述馈电缝隙7的位置对应；其中，所述介质块设置于所述第一金属层3的中心位置；所述馈电缝隙7为矩形缝隙。
实施例二
本实施例与实施例一的不同在于还包括金属螺杆；
请参照图1，所述金属螺杆6贯穿所述铰链5的旋转轴，并与所述铰链5第二侧的旋转轴连接；通过旋转所述金属螺杆6，使所述第二金属层4沿所述第一金属层3的侧边上下摆动，改变所述第一金属层3与所述第二金属层4之间的夹角，从而实现波束的动态可调；
请参照图4，以所述第一金属层3、第一子金属层41以及第二子金属层42之间旋转角度为0°为起始状态，通过旋转所述金属螺杆6使所述第一子金属层41以及所述第二子金属层42朝远离所述介质块的方向旋转，使得所述第一金属层3分别与所述第一子金属层41以及第二子金属层42之间产生夹角，且所述第一金属层3和所述第一子金属层41之间的夹角与所述第一金属层3和所述第二子金属层42之间的夹角相同变化，记录下当角度分别为0°、5°、10°、15°以及20°情况下天线的波束宽度；从图中可知，随着第一金属层3与第二金属层4之间的夹角增大，天线的波束宽度也随之增大；并且，当夹角为0°和5°时，随着频率的增加，波束宽度整体成减小的趋势；而当夹角为10°、15°和20°时，随着频率的增加，波束宽度整体成增大的趋势；从而能够根据不同的设计需求选择合适夹角，满足设计所需对应场景下的波束宽度要求。
实施例三
本实施例与实施例一或二的不同在于，通过程序自动控制所述第一金属层3与所述第二金属层4之间的角度变化；
请参照图5，还包括电机，所述电机的转轴与所述金属螺杆6的一端连接，所述电机的输入端用于输入控制信号；具体的，所述电机包括大功率步进电机或伺服电机，通过单片机或CPLD(Complex Programmable Logic Device，复杂的逻辑元件)输出控制信号至大功率步进电机或伺服电机后，大功率步进电机或伺服电机进一步控制所述金属螺杆6旋转，从而改变所述第一金属层3与所述第二金属层4之间的夹角，实现波束宽度的动态可调。
实施例四
一种通信设备，包括实施例一、实施例二或实施例三中所述的一种波束可调的天线。
综上所述，本实用新型提供的一种波束可调的天线及通信设备，通过在第一金属层的两侧分别设置辐射单元和介质层，形成稳定的天线辐射结构，而在第一金属层的侧边设置可旋转的第二金属层，并且第一金属层与第二金属层共同形成天线地，使得旋转第二金属层时，改变了部分天线地与辐射单元之间的夹角，进而使得天线波束宽度发生变化，实现宽波束的动态调控，从而能够获取到波束宽度随转动夹角的变化曲线，并根据曲线数据将波束可调的天线应用在不同的场景，在用到不同场景时，只需要相应调整角度，而不用重新设计或生产对应的天线；同时，通过设置铰链、金属螺杆和电机以及电机控制装置，实现程序自动控制第一金属层与第二金属层支架内的夹角，提高了天线了可调性。
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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种波束可调的天线，其特征在于，包括辐射单元、介质层、第一金属层和第二金属层；
所述第一金属层和第二金属层构成天线地；
所述第一金属层设置于所述介质层的一侧；
所述辐射单元设置于所述第一金属层远离所述介质层的一侧；
所述第二金属层与所述第一金属层的侧边可转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种波束可调的天线，其特征在于，还包括铰链；
所述铰链的第一侧与所述第一金属层连接，所述铰链的第二侧与所述第二金属层连接。
3.根据权利要求2所述的一种波束可调的天线，其特征在于，还包括金属螺杆；
所述金属螺杆贯穿所述铰链的旋转轴，并与所述铰链第二侧的旋转轴连接。
4.根据权利要求3所述的一种波束可调的天线，其特征在于，还包括电机；
所述电机的转轴与所述金属螺杆的一端连接，所述电机的输入端用于输入控制信号。
5.根据权利要求1所述的一种波束可调的天线，其特征在于，所述第二金属层包括第一子金属层和第二子金属层；
所述第一子金属层和第二子金属层分别设置于所述第一金属层相对的两侧边。
6.根据权利要求1所述的一种波束可调的天线，其特征在于，所述第一金属层与所述第二金属层长度相同的侧边相连接。
7.根据权利要求1所述的一种波束可调的天线，其特征在于，还包括馈电金属片；
所述辐射单元包括介质块；
所述第一金属层上设置有馈电缝隙，且所述馈电缝隙的位置与所述介质块的位置对应；
所述馈电金属片设置于所述介质层远离所述第一金属层的一侧，且与所述馈电缝隙的位置对应。
8.根据权利要求7所述的一种波束可调的天线，其特征在于，所述介质块设置于所述第一金属层的中心位置。
9.根据权利要求7所述的一种波束可调的天线，其特征在于，所述馈电缝隙为矩形缝隙。
10.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的一种波束可调的天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222513421.7U CN218586316U (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 一种波束可调的天线及通信设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202222513421.7U CN218586316U (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 一种波束可调的天线及通信设备 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN218586316U true CN218586316U (zh) | 2023-03-07 |
Family
ID=85365134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222513421.7U Active CN218586316U (zh) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 一种波束可调的天线及通信设备 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN218586316U (zh) |
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2022
- 2022-09-22 CN CN202222513421.7U patent/CN218586316U/zh active Active
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