WO2022193057A1 - 天线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种天线及其制备方法，属于通信技术领域。本发明的天线，其包括：介质层；参考电极层，设置在介质层的第一表面上，且参考电极层具有至少一个开槽；至少一个辐射结构，设置在介质层的第二表面上；其中，辐射结构包括间隔设置的多个辐射部；对于任一辐射部均包括间隔设置的辐射元件；任一辐射结构中的多个辐射部至少包括第一辐射部和第二辐射部；至少一条第一微带线和至少一条第二微带线，设置在介质层的第二表面上；一条第一微带线被配置为一个第一辐射部中的辐射元件进行馈电，一条第二微带线被配置为一个第二辐射部中的辐射元件进行馈电，且第一微带线的馈电方向与第二微带线的馈电方向不同。
Description
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种天线及其制备方法。
与4G(the 4th generation mobile communication technology；第四代移动通信技术)相比，5G(5th generation mobile networks；第五代移动通信技术)具有更高的数据速率、更大的网络容量，更低的延时等优点。5G频率规划包含低频段和高频段两个部分，其中低频段(3-6GHz)具有良好的传播特性且频谱资源非常丰富，因此，针对低频段通信应用的天线单元及阵列开发逐渐成为现在的研发热点。
基于5G移动通信的实际应用场景，5G低频段天线应当具有高增益、小型化、宽频段等技术特征。微带天线是常用的一种结构简单，易于组阵，能够实现高增益的天线形式，但是其窄带宽，低频段时大的天线尺寸制约了它在5G低频移动通信中的应用。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种天线及其制备方法。
第一方面，本公开实施例提供一种天线，其包括：
介质层，具有相对设置的第一表面和第二表面；
参考电极层，设置在所述介质层的第一表面上，且所述参考电极层具有至少一个开槽；
至少一个辐射结构，设置在所述介质层的第二表面上，且一个所述辐射结构在所述介质层上的正投影位于一个所述开槽在所述介质层的正投影内；其中，所述辐射结构包括间隔设置的多个辐射部；对于任一所述辐射部均包括间隔设置的辐射元件；任一所述辐射结构中的多个辐射部至少包括第一辐射部和第二辐射部；
至少一条第一微带线和至少一条第二微带线，设置在所述介质层的第二表面上；一条所述第一微带线被配置为一个所述第一辐射部中的所述辐射元件进行馈电，一条所述所述第二微带线被配置为一个所述第二辐射部中的所述辐射元件进行馈电，且所述第一微带线的馈电方向与第二微带线的馈电方向不同。
其中，所述第一微带线和所述第二微带线中的一者的馈电方向为垂直方向，另一者为水平方向。
其中，所述第一辐射部和所述第二辐射部均包括两个间隔设置的所述辐射元件；所述第一微带线和所述第二微带线均包括连接部以及和所述连接部连接的两个分支部；所述第一微带线的两个分支部分别连接所述第一辐射部中的两个所述辐射元件；所述第二微带线的两个分支部分别连接所述第二辐射部中的两个辐射元件。
其中，所述第一微带线和所述第二微带线均与所述开槽在所述介质层上的正投影至少部分重叠；且所述第一微带线的两个分支部，以及所述第二微带线的两个分支部在所述介质层上的正投影均与位于所述开槽在所述介质层上的正投影内。
其中，所述辐射结构中的多个辐射部还包括：第三辐射部和第四辐射部；所述第三辐射部与所述第一辐射部相对设置，所述第四辐射部与所述第二辐射部相对设置。
其中，所述辐射元件呈三角片状结构，所述第一辐射部、所述第二辐射部、第三辐射部、第四辐射部均包括两个间隔设置的辐射元件，且所述辐射结构中的各辐射元件形成米字型开口。
其中，所述辐射结构的轮廓呈矩形，所述开槽为矩形开槽。
其中，每个辐射结构中，所述辐射部之间的间距大于所述辐射元件之间的间距。
其中，还包括第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构均位于所述介质层的第二表面上，且所述第一馈电结构与所述 第一微带线在所述介质层上的正投影至少部分重叠，所述第二馈电结构与所述第二微带线在所述介质层上的正投影至少部分重叠。
其中，所述第一馈电结构与所述第一微带线电连接；所述第二馈电结构与所述第二微带线电连接。
其中，所述开槽的数量为2
n个，所述第一馈电单元包括n级第三微带线，所述第二馈电单元包括n级第四微带线；
位于第1级的一个所述第三微带线连接两个相邻的所述第一微带线，且位于第1级的不同的所述第三微带线所连接的所述第一微带线不同；位于第m级的一个所述第三微带线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第三微带线，位于第m级的不同的所述第三微带线所述连接的位于第m-1级的所述第三微带线不同；
位于第1级的一个所述第四微带线连接两个相邻的所述第二微带线，且位于第1级的不同的所述第四微带线所连接的所述第二微带线不同；位于第m级的一个所述第四微带线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第四微带线，位于第m级的不同的所述第四微带线所述连接的位于第m-1级的所述第四微带线不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数。
其中，所述参考电极层包括主体部、第一分支和第二分支；所述第一分支和第二分支分别连接在主体部长度方向上的两侧；所述天线还包括第五微带线和第六微带线；所述第五微带线与所述第一馈电结构的连接，且在所述介质层上的正投影位于所述第一分支在所述介质层上正投影内；所述第六微带线与所述第二馈电结构连接，且在所述介质层上的正投影位于所述第二分支在所述介质层上正投影内；
所述主体部的宽的中垂线与所述介质层的一条对角线相重合；所述第五微带线的延伸方向和所述第六微带线的延伸方向相互垂直，且二者均与所述介质层的对角线的夹角为45°。
，其中，所述天线划分为馈电区和辐射区；所述第一馈电结构和所述第二馈电结构位于所述馈电区；所述辐射结构位于所述辐射区；所述参考电极 层还具有位于所述馈电区的至少一个辅助开槽；所述辐射开槽与所述第一馈电结构和第二馈电结构在所述介质层上的正投影无重叠。
其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层，所述第一子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第三子介质层背离所述第二介质层的表面用作所述介质层的第二表面。
其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层，所述第一子介质层靠近所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第三子介质层靠近所述第二粘结层的表面用作所述介质层的第二表面
其中，所述第一子介质层和所述第三子介质层均采用聚酰亚胺；所述第二子介质层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯材料。
其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层和第二子介质层，所述第一子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第二子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第二表面；
所述第一子介质层的材料包括聚酰亚胺，所述第二子介质层的材料均包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，或，
所述第一子介质层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述第二子介质层的材料均包括聚酰亚胺。
其中，所述介质层为单层结构，其材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
其中，所述开槽的数量为多个，且多个所述开槽并排设置，相邻设置的开槽之间的间距相等。
第二方面，本公开实施例提供一种天线的制备方法，其包括：
提供一介质层；
在所述介质层的第一表面上通过构图工艺形成包括所述参考电极层的图形；其中，在参考电极层形成开槽；
在所述介质层的第二表面通过构图工艺形成包括至少一个辐射结构、至少一条第一微带线和至少一条第二微带线的图形；其中，一个辐射结构在介质层上的正投影与开槽在介质层上的正投影内；所述辐射结构包括间隔设置的多个辐射部；对于任一所述辐射部均包括间隔设置的辐射元件；任一所述辐射结构中的多个辐射部至少包括第一辐射部和第二辐射部；一条所述第一微带线被配置为一个所述第一辐射部中的所述辐射元件进行馈电，一条所述所述第二微带线被配置为一个所述第二辐射部中的所述辐射元件进行馈电，且所述第一微带线的馈电方向与第二微带线的馈电方向不同。
其中，所述介质层包括依次叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层；
所述参考电极层形成在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述辐射结构形成在所述第三子介质层背离所述第二粘结层的一侧。
其中，所述介质层包括依次叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层；
所述参考电极层形成在所述第一子介质层靠近所述第一粘结层的一侧；所述辐射结构形成在所述第三子介质层靠近所述第二粘结层的一侧。
图1为本公开实施例的一种天线的截面图。
图2为本公开实施例的一种天线的俯视图。
图3为本公开实施例的另一种天线的截面图。
图4为本公开实施例的另一种天线的截面图。
图5为本公开实施例的另一种天线的截面图。
图6为图2所示的天线单元的第一微带线的馈电端和第二微带线的馈电端的S
11参数曲线图。
图7a为图2所示的天线单元的第一微带线的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图7b为图2所示的天线单元的第二微带线的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图8为本公开实施例的另一种天线的俯视图。
图9为图8所示的天线的第一馈电结构的馈电端和第二馈电结构的馈电端的S
11参数曲线图。
图10a为图8所示的天线的第一馈电结构的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图10b为图8所示的天线的第二馈电结构的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图11为本公开实施例的另一种天线的俯视图。
图12为图11所示的天线单元的第五微带线的馈电端和第六微带线的馈电端的S
11参数曲线图。
图13a为图11所示的天线的第五微带线的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图13b为图11所示的天线的第六微带线的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图。
图14为本公开实施例的另一种天线的俯视图。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限 制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
需要说明的是，在下述描述中所提及的S
11是指S参数中的一个，表示回波损耗特性，一般通过网络分析仪来测试其损耗的dB值和阻抗特性。参数S
11表示天线的发射效率好坏，值越大，表示天线本身反射回来的能量越大，这样天线的效率就越差。
第一方面，本公开实施例提供一种天线，图1为本公开实施例的一种天线的截面图；图2为本公开实施例的一种天线的俯视图；如图1和2所示，该天线包括介质层1、参考电极层2、至少一个辐射结构3、至少一条第一微带线4和至少一条第二微带线5。
其中，介质层1具有相对设置的第一表面(下表面)和第二表面(上表面)。
参考电极层2设置在介质层1的第一表面上，且参考电极层2上具有至少一个开槽21。辐射结构3设置在介质层1的第二表面上，且一个辐射结构3在介质层1上的正投影位于参考电极层2的一个开槽21在介质层1的正投影内，例如：当辐射结构3为多个，相应的参考电极层2上的开槽21也为多个，此时辐射结构3与开槽21一一对应设置。在此需要说明的是，在本公开实施例中参考电极层2可以为接地电极层，也即参考电极层2被写入的电位为地电位。
辐射结构3包括间隔设置的多个辐射部，每个辐射部包括间隔设置的辐射元件301；例如：每个辐射结构3中的辐射部至少包括第一辐射部31和第二辐射部32，在该种情况下，第一辐射部31和第二辐射部32均包括间隔设置的辐射元件301。需要说明的是，在本公开实施例中均以每个辐射部 中包括两个间隔设置的辐射元件301为例进行描述，但应当理解的是，每个辐射部中的辐射部的数量不局限于两个，可以根据天线的性能要求进行具体设置。
第一微带线4和第二微带线5均设置在介质层1的第二表面上，且一条第一微带线4被配置为一个第一辐射部31中的两个辐射元件301进行馈电，一条第二微带线5被配置为一个第二辐射部32中的两个辐射元件301进行馈电，且第一微带线4和第二微带线5的馈电方向不同。
例如：当辐射结构3为多个时，相应的第一辐射部31和第二辐射部32也均为多个，在该种情况下，第一微带线4可以与第一辐射部31一一对应设置，第二微带线5可以与第二辐射部32一一对应设置。其中，在一些示例中第一微带线4和第二微带线5中的一者馈电方向为垂直方向Y，另一者的馈电方向为水平方向X。在此需要说明的是，第一微带线4的馈电方向是对第一微波信号的输入端进行激励馈入至第一辐射部31的方向；第二微波线的馈电方向是对第二微波信号的输入端进行激励馈入至第二辐射部32的方向；且水平方向X和垂直方向Y是相对概念，也即当第一微带线4的馈电方向为垂直方向Y，第二微带线5的馈电方向为水平方向X，否则反之。在本公开实施例中以第一微带线4连接在辐射结构3的右侧，其馈电方向为垂直方向Y，第二微带线5连接在辐射结构3的下侧，其馈电方向为水平方向X为例进行说明。
由于在本公开实施例的天线中，辐射结构3的第一辐射部31和第二辐射部32均包括两个间隔设置辐射元件301，且第一辐射部31中的两个辐射元件301连接一条第一微带线4，第二辐射部32中的两个辐射元件301连接一条第二微带线5，也即每个辐射部通过一条馈线一分二进行馈电，从而扩展了带宽，提高了天线增益，同时第一微带线4的馈电方向为垂直方向Y，也即实现天线的水平极化，第二微带线5的馈电方向为水平方向X，也即实现了天线的垂直极化，也就是说本公开实施例的天线为一种双极化天线。
在一些示例中，如图1所示，天线中的介质层1包括但不限于柔性材质，例如：介质层1采用聚酰亚胺(PI)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材 质。当然，介质层1也可以采用玻璃基。在一些示例中，当介质层1采用PET材质时，其厚度250μm、介电常数为3.34。
在一些示例中，图3为本公开实施例的另一种天线的截面图；如图3所示，天线中的介质层1为复合膜层，其包括依次叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层12、第二子介质层13、第二粘结层14、第三子介质层15；其中，参考电极层2设置在第一子介质层11背离第一粘结层12的一侧，也即第一子介质层11背离第一粘结层12的侧面用作介质层1的第一表面；辐射元件301设置在第三子介质层15背离第二粘结层14的一侧，也即第二子介质层13背离第二粘结层14的侧面用作介质层1的第二表面。其中，在一些示例中，第一子介质层11和第三子介质层15包括但不限于采用PI材质；第二子介质层13包括但不限于采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质。第一粘结层12和第二粘结层14的材料均可以采用透明光学(OCA)胶。
在一些示例中，图4为本公开实施例的另一种天线的截面图；如图4所示，该种天线中的介质层1与图3所示的天线的介质层1结构相同，包括依次叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层12、第二子介质层13、第二粘结层14、第三子介质层15；其中，参考电极层2设置在第一子介质层11靠近第一粘结层12的一侧，也即第一子介质层11靠近第一粘结层12的侧面用作介质层1的第一表面；辐射结构3设置在第二子介质层13靠近第二粘结层14的一侧，也即第二子介质层13靠近第二粘结层14的侧面用作介质1的第二表面。其中，在一些示例中，第一子介质层11和第三子介质层15包括但不限于采用PI材质；第二子介质层13包括但不限于采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质。第一粘结层12和第二粘结层14的材料均可以采用透明光学(OCA)胶。
在一些示例中，图5为本公开是实施例的另一种天线的截面图；如图5所示，该种天线中的介质层1包括叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层12和第二子介质层13，第一子介质层11背离第一粘结层12的表面用作介质层1的第一表面，也即参考电极层2设置在第一子介质层背离第一粘结层12的一侧。第二子介质层13背离第一粘结层12的表面用作介质层1的第 二表面，也即辐射结构设置在第二子介质层13背离第一粘结层12的一侧。其中，第一子介质层11的材料包括聚酰亚胺，第二子介质层13的材料均包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，或，第一子介质层11的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，第二子介质层13的材料均包括聚酰亚胺。
在一些示例中，继续参照图1，辐射结构3中的第一辐射部31和第二辐射部32均包括两个间隔辐射元件301，在该种情况下，第一微带线4和第二微带线5均包括1个连接部和2个分支部，也即第一微带线4和第二微带线5均采用一分二结构。此时，第一微带线4的两个分支部分别与第一辐射部31中的两个辐射元件301连接，也即第一微带线4的分支部与第一辐射部31中的辐射元件301一一对应连接；相应的，第二微带线5的两个分支部分别与第二辐射部32中的两个辐射元件301连接，也即第二微带线5的两个分支部与第二辐射部32中的两个辐射元件一一对应连接。
继续参照图1，第一微带线4和第二微带线5在介质层1上的正投影均与参考电极层2上的开槽在介质层1上的正投影至少部分交叠，且第一微带线4和第二微带线的分支部在介质层1上的正投影均位于参考电极层2上的开槽在介质层1上的正投影内。通过该种设置方式可以调节微波信号的辐射方向。
在一些示例中，如图2所示，天线中的对应设置的参考电极层2上一个开槽21和一个辐射结构3，以及一条第一微带线4和一条第二微带线5构成一个天线单元10，在一些示例中，该天线单元10长度和宽度的尺寸比值约为1：1，如1：0.8～1：1.25；长度和厚度的尺寸比约为100：1～200：1。其中，开槽21的形状和辐射结构3的轮廓形状相同，或者大致相同。例如：开槽21的形状为矩形，辐射结构3的轮廓形状同样为矩形。图02中以开槽21和辐射结构3均为矩形为例。在该种情况下，每个辐射结构3包括四个辐射部，也就说说辐射结构3不仅包括第一辐射部31和第二辐射部32，而且还包括第三辐射部33和第四辐射部34，例如：第三辐射部33与第一辐射部31相对设置，第四辐射部34与第二辐射部32相对设置。每个辐射部的轮廓均为三角形，且每个辐射元件301也均为呈三角片状结构，也就说每 个辐射结构3由8个三角片状结构的辐射元件301构成。继续参照1，每个辐射结构3中的8个三角片状结构的辐射元件301间隔设置，限定出米字型开口，且水平放置的两个三角片状结构的辐射元件301连接第一微带线4，两个垂直放置的两个三角片状结构的辐射元件301连接第二微带线5。其中，第一微带线4的馈电端41对应水平极化，第二微带线5第二微带线5的馈电端51对应垂直极化。在一些示例中，每个辐射部中的两个辐射元件301之间的间距为d1，每个辐射结构3中的相邻设置的辐射部之间的间距为d2，且d2＞d1。之所以如此设置是因为第一微带线4和第二微带线5的馈电方向不同，通过合理的设置辐射部之间的间距以避免两个极化方向的馈线之间相互影响。
图6为图2所示的天线单元10的第一微带线4的馈电端41和第二微带线5的馈电端51的S
11参数曲线图，其中，第一微带线4的馈电端41和第二微带线5的馈电端51的阻抗带宽均为1.5GHz(3-4.5GHz，S
11<-10dB)/1.5GHz(3-4.5GHz,S
11<-6dB)，中心频率为3.82GHz，如图6中的m1和m2所示。图7a为图2所示的天线单元10的第一微带线4的馈电端41激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图；如图7a所示，在3.75GHz频率下，第一微带线4的馈电端41激励得到的天线单元10增益(0°/90°)为3.37dBi/-6.12dBi，半功率波瓣宽度为92°/74°；图7b为图2所示的天线单元10的第二微带线5的馈电端51激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图，如图7b所示，第二微带线5的馈电端51激励得到的天线单元10增益(0°/90°)为-6.10dBi/3.35dBi，半功率波瓣宽度为92°/74°。
在一些示例中，图8为本公开实施例的另一种天线的示意图；如图8所示，该天线包括上述的4个天线单元10，且该天线还包括第一馈电结构6和第二馈电结构7，且该天线的天线单元10的宽度与相邻天线单元10之间的距离的比在2:1左右，如1.9：0.95～1.8:0.85。其中，第一馈电结构6和第二馈电结构7均位于介质层1的第二表面上，且第一馈电结构6与第一微带线4在介质层1上的正投影至少部分重叠，被配置为对第一微带线4进行馈电；第二馈电结构7与第二微带线5在介质层1上的正投影至少部分重叠， 被配置为对第二微带线5进行馈电。在一个示例中，第一微带线4和第一馈电结构6同层设置，在该种情况下，第一微带线4和第一馈电结构6直接电连接。第二微带线5和第二馈电结构7同层设置，该种情况下，第二微带线5和第二馈电结构7直接电连接。当然，第一微带线4和第一馈电结构6也可以分层设置，此时第一馈电结构6通过耦合的方式给第一微带线4进行馈电；相应的，第二微带线5和第二馈电结构7分层设置，此时第二馈电结构7通过耦合的方式给第二微带线5进行馈电。
在一个示例中，当参考电极层2上的开槽21数量为2
n个，辐射结构3的数量同样为2
n个，与此同时，第一馈电结构6中则包括n级第三微带线61，第二馈电结构7则包括n级第四微带线71。其中，位于第1级的一个第三微带线61连接两个相邻的第一微带线4，且位于第1级的不同的第三微带线61所连接的第一微带线4不同；位于第m级的一个第三微带线61连接位于第m-1级的两个相邻的第三微带线61，位于第m级的不同的第三微带线61连接的位于第m-1级的第三微带线61不同；位于第1级的一个第四微带线71连接两个相邻的第二微带线5，且位于第1级的不同的第四微带线71所连接的第二微带线5不同；位于第m级的一个第四微带线71连接位于第m-1级的两个相邻的第四微带线71，位于第m级的不同的第四微带线71连接的位于第m-1级的第四微带线71不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数。
以图8中所示的天线为例，该天线包括4个辐射结构3，此时n为2，也即第一馈电结构6包括2级，3条第三微带线61，第二馈电结构7包括2级，3条第四微带线71。其中，位于第1级的一条第三微带线61连接从左至右方向上的第1条和第2条第一微带线4的馈电端41，另一条第三微带线61连接从左至右方向上的第3条和第4条第一微带线4的馈电端41；位于第2级的第三微带线61连接第1级的两条第三微带线61的馈电端。同样的，位于第1级的一条第四微带线71连接从左至右方向上的第1条和第2条第二微带线5的馈电端51，另一条第四微带线71连接从左至右方向上的第3条和第4条第二微带线5的馈电端51；位于第2级的第四微带线71连 接第1级的两条第四微带线71的馈电端。此时，第一馈电结构6中位于第2级的第三微带线61的馈电端(也就是第一馈电结构6的馈电端62)对应水平极化，第二馈电结构7中位于第2级的第四微带线71的馈电端(也就是第二馈电结构7第二馈电结构7的馈电端72)对应垂直极化。
图9为图8所示的天线的第一馈电结构6的馈电端62和第二馈电结构7的馈电端72的S
11参数曲线图，其中，第一馈电结构6的馈电端62的阻抗带宽为1.08GHz(3.42-4.5GHz，S11<-10dB)/1.5GHz(3-4.5GHz,S11<-6dB)，如图9中m3所示，第二馈电结构7的馈电端72的阻抗带宽为1.5GHz(3-4.5GHz，S11<-10dB)/1.5GHz(3-4.5GHz,S11<-6dB)，如图9中m4所示。图10a为图8所示的天线的第一馈电结构6的馈电端62激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图；如图10a所示，第一馈电结构6的馈电端62激励得到的天线单元10增益(0°/90°)为8.90dBi/-2.23dBi，半功率波瓣宽度为67°/19°。图10b为图8所示的天线的第二馈电结构7的馈电端72激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图；如图10b所示，在3.75GHz频率下，第二馈电结构7的馈电端72激励得到的天线单元10增益(0°/90°)为-4.37dBi/9.21dBi，半功率波瓣宽度为17°/64°。
在一些示例中，图11为本公开实施例的另一种天线的俯视图；如图11所示，该种天线结构与图8所示的天线结构大致相同，区别在于，该种天线的各个天线单元11相较图8中的天线的天线单元10整体旋转45°。具体的，该天线的参考电极层2包括主体部22、第一分支23和第二分支24，且第一分支23和第二分支24分别连接在主体部22长度方向的两侧，而且该天线还包括与第一馈电结构6的馈电端62连接的第五微带线8，以及与第二馈电结构7的馈电端72连接的第六微带线9；第五微带线8在所述介质层1上的正投影位于第一分支23在介质层1上正投影内；第六微带线9在介质层1上的正投影位于所述第二分支24在所述介质层1上正投影内；主体部22的宽的中垂线与所述介质层1的一条对角线相重合；第五微带线8的延伸方向和第六微带线9的延伸方向相互垂直，且二者均与介质层1的对角线的夹角为45°。以图11所示为例，第五微带线8的馈电端对应+45°极化， 第六微带线9的馈电端对应-45°极化。也就是说，图11所示的天线可以实现±45°极化。
图12为图10所示的天线单元10的第五微带线8的馈电端和第六微带线9的馈电端的S
11参数曲线图，其中，第五微带线8的馈电端和第六微带线9的馈电端的阻抗带宽均为1.5GHz(3-4.5GHz，S
11<-10dB)/1.5GHz(3-4.5GHz,S
11<-6dB)，如图12中m5和m6所示。图13a为图11所示的天线的第五微带线8的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图；如图13a所示，第五微带线8的馈电端激励得到的天线单元10增益(-45°/45°)为-3.77dBi/8.26dBi，半功率波瓣宽度为70°/15°。图12b为图10所示的天线的第六微带线9的馈电端激励得到的f＝3.75GHz时的平面方向图；如图12b所示，在3.75GHz频率下，第六微带线9的馈电端激励得到的天线单元10增益(-45°/45°)为9.50dBi/-7.48dBi，半功率波瓣宽度为17°/62°。
在一些示例中，图14为本公开实施例的另一种天线的俯视图；如图14所示，该天线的结构与图2所示的天线的结构大致相同，区别仅在于参考电极层2的结构。具体的，图14所示的天线可以划分为辐射区Q1和馈电区Q21和Q22；其中，辐射结构3位于辐射区Q1，第一馈电结构6位于馈电区Q21，第二馈电结构7位于馈电区Q22。参考电极层不仅包括位于辐射区的开槽21而且还包括位于馈电区Q21和馈电区Q22的辅助开槽22，且辅助开槽22与第一馈电结构6和第二馈电结构7在介质层1上的正投影无重叠。另外，参考电极层2的位于馈电区Q21部分的外轮廓与第一馈电结构6的外轮廓相同，参考电极层2的位于馈电区Q22部分的外轮廓与第二馈电结构7的外轮廓相同。通过设置辅助开槽22不仅可以提高天线的光学透过率，而且还可以改变微波信号的辐射方向。在此需要说明的是，参考电极层上的各辐射开槽22的总面积可以尽可能大，只要保证参考电极层2在介质层1的正投影重叠覆盖第一馈电单元6和第二馈电单元7在介质层1的正投影即可。
在一些示例中，上述的参考电极层2、第一微带线4、第二微带线5、第三微带线61、第四微带线71、地五微带线、第六微带线9以及辐射元件 301的材料均包括但不限于铝或铜。
综上，本公开实施例中的天线主要针对n77(3.3-4.2GHz)和n78(3.3-3.8GHz)频段的5G基站通信和移动通信应用，采用了米字型槽矩形辐射结构3-矩形槽-两路对称合并馈线设计，结合透明柔性基材的使用，使得天线单元10和阵列同时具有宽带宽，高增益，小型化，双极化，部分透明且易共形等技术特征。
第二方面，本公开实施例提供一种天线的制备方法，该方法可用于制备上述的天线。本公开实施例的制备方法包括如下步骤：S1、提供一介质层1。
其中，介质层1可以采用柔性衬底，也可以采用玻璃衬底，在步骤S1中可以包括对介质层1清洗的步骤。
S2、在介质层1的第一表面上通过构图工艺形成包括参考电极层2的步骤。其中，在参考电极层2形成开槽21。
在一些示例中，步骤S2具体可以包括：在介质层1的第一表面采用包括但不限于磁控溅射的方式沉积第一金属薄膜，然后进行涂胶、曝光、显影，随后进行湿法刻蚀，刻蚀完后strip去胶，形成包括参考电极层2的图形。
S3、在介质层1的第二表面通过构图工艺形成包括辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5的图形。其中，一个辐射结构3在介质层1上的正投影与开槽21在介质层1上的正投影内。
其中，辐射结构3为图2所示的结构，辐射结构3包括间隔设置的多个辐射部，每个辐射部包括间隔设置的辐射元件301；例如：每个辐射结构3中的辐射部至少包括第一辐射部31和第二辐射部32，在该种情况下，第一辐射部31和第二辐射部32均包括间隔设置的辐射元件301。需要说明的是，在本公开实施例中均以每个辐射部中包括两个间隔设置的辐射元件301为例进行描述，但应当理解的是，每个辐射部中的辐射部的数量不局限于两个，可以根据天线的性能要求进行具体设置。
当然，在一些示例中，辐射元件301可以与第一微带线4和第二微带线5也可以分两次构图工艺制备。
在一些示例中步骤S3具体可以包括，在介质层1的第一表面采用包括但不限于磁控溅射的方式沉积第二金属薄膜，然后进行涂胶、曝光、显影，随后进行湿法刻蚀，刻蚀完后strip去胶，形成包括辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5的图形。
在此需要说明的是，上述步骤S2和S3的制备顺序可以互换，也即可以在介质层1的第二表面上形成辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5，之后在介质层1的第一表面上形成参考电极层2，均在本公开实施例的保护范围内。
在一些示例中，如图3所示，本公开实施例中的介质层1包括依次叠层设置的第一子介质层11、第一粘结层12、第二子介质层13、第二粘结层14和第三子介质层15，其中，第一子介质层11背离第一粘结层12的表面用作介质层1的第一表面，第三子介质层15背离第二粘结层14的表面用作介质层1的第二表面，也即参考电极层2形成在第一子介质层11背离第一粘结层12的一侧，辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5则形成在第三子介质层15背离第二粘结层14的一侧。当然，如图4所示，参考电极层2也可以形成在第一子介质层11靠近第一粘结层12的一侧，辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5也可以形成在第三子介质层15靠近第二粘结层14的一侧。
另外，在本公开实施例中，天线结构也不仅包括上述所形成的介质层1、参考电极层2、辐射结构3、第一微带线4和第二微带线5。该天线结构还可以包括形成在介质层1的第二表面上的形成第一馈电结构6和第二馈电结构7等元件，在此不再一一描述。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (22)
- 一种天线，其包括：介质层，具有相对设置的第一表面和第二表面；参考电极层，设置在所述介质层的第一表面上，且所述参考电极层具有至少一个开槽；至少一个辐射结构，设置在所述介质层的第二表面上，且一个所述辐射结构在所述介质层上的正投影位于一个所述开槽在所述介质层的正投影内；其中，所述辐射结构包括间隔设置的多个辐射部；对于任一所述辐射部均包括间隔设置的辐射元件；任一所述辐射结构中的多个辐射部至少包括第一辐射部和第二辐射部；至少一条第一微带线和至少一条第二微带线，设置在所述介质层的第二表面上；一条所述第一微带线被配置为一个所述第一辐射部中的所述辐射元件进行馈电，一条所述所述第二微带线被配置为一个所述第二辐射部中的所述辐射元件进行馈电，且所述第一微带线的馈电方向与第二微带线的馈电方向不同。
- 根据权利要求1所述的天线，其中，所述第一微带线和所述第二微带线中的一者的馈电方向为垂直方向，另一者为水平方向。
- 根据权利要求1所述的天线，其中，所述第一辐射部和所述第二辐射部均包括两个间隔设置的所述辐射元件；所述第一微带线和所述第二微带线均包括连接部以及和所述连接部连接的两个分支部；所述第一微带线的两个分支部分别连接所述第一辐射部中的两个所述辐射元件；所述第二微带线的两个分支部分别连接所述第二辐射部中的两个辐射元件。
- 根据权利要求3所述的天线，其中，所述第一微带线和所述第二微带线均与所述开槽在所述介质层上的正投影至少部分重叠；且所述第一微带线的两个分支部，以及所述第二微带线的两个分支部在所述介质层上的正投影均与位于所述开槽在所述介质层上的正投影内。
- [根据细则26改正28.05.2021]
根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射结构中的多个辐射部还包括：第三辐射部和第四辐 射部；所述第三辐射部与所述第一辐射部相对设置，所述第四辐射部与所述第二辐射部相对设置。 - 根据权利要求5所述的天线，其中，所述辐射元件呈三角片状结构，所述第一辐射部、所述第二辐射部、第三辐射部、第四辐射部均包括两个间隔设置的所述辐射元件，且所述辐射结构中的各辐射元件形成米字型开口。
- 根据权利要求1-6中任一项所述的天线，其中，所述辐射结构的轮廓呈矩形，所述开槽为矩形开槽。
- 根据权利要求1-6所述的天线，其中，每个辐射结构中，所述辐射部之间的间距大于所述辐射元件之间的间距。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，还包括第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构和所述第二馈电结构均位于所述介质层的第二表面上，且所述第一馈电结构与所述第一微带线在所述介质层上的正投影至少部分重叠，所述第二馈电结构与所述第二微带线在所述介质层上的正投影至少部分重叠。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述第一馈电结构与所述第一微带线电连接；所述第二馈电结构与所述第二微带线电连接。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述开槽的数量为2 n个，所述第一馈电单元包括n级第三微带线，所述第二馈电单元包括n级第四微带线；位于第1级的一个所述第三微带线连接两个相邻的所述第一微带线，且位于第1级的不同的所述第三微带线所连接的所述第一微带线不同；位于第m级的一个所述第三微带线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第三微带线，位于第m级的不同的所述第三微带线所述连接的位于第m-1级的所述第三微带线不同；位于第1级的一个所述第四微带线连接两个相邻的所述第二微带线，且位于第1级的不同的所述第四微带线所连接的所述第二微带线不同；位于第m级的一个所述第四微带线连接位于第m-1级的两个相邻的所述第四微带线，位于第m级的不同的所述第四微带线所述连接的位于第m-1级的所述 第四微带线不同；其中，n≥2，2≤m≤n，m、n均为整数。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述参考电极层包括主体部、第一分支和第二分支；所述第一分支和第二分支分别连接在主体部长度方向上的两侧；所述天线还包括第五微带线和第六微带线；所述第五微带线与所述第一馈电结构的连接，且在所述介质层上的正投影位于所述第一分支在所述介质层上正投影内；所述第六微带线与所述第二馈电结构连接，且在所述介质层上的正投影位于所述第二分支在所述介质层上正投影内；所述主体部的宽的中垂线与所述介质层的一条对角线相重合；所述第五微带线的延伸方向和所述第六微带线的延伸方向相互垂直，且二者均与所述介质层的对角线的夹角为45°。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述天线划分为馈电区和辐射区；所述第一馈电结构和所述第二馈电结构位于所述馈电区；所述辐射结构位于所述辐射区；所述参考电极层还具有位于所述馈电区的至少一个辅助开槽；所述辐射开槽与所述第一馈电结构和第二馈电结构在所述介质层上的正投影无重叠。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层，所述第一子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第三子介质层背离所述第二介质层的表面用作所述介质层的第二表面。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层，所述第一子介质层靠近所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第三子介质层靠近所述第二粘结层的表面用作所述介质层的第二表面。
- 根据权利要求14或15所述的天线，其中，所述第一子介质层和所述第三子介质层均采用聚酰亚胺；所述第二子介质层采用聚对苯二甲酸乙二 醇酯材料。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，所述介质层包括叠层设置的第一子介质层、第一粘结层和第二子介质层，所述第一子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第一表面，所述第二子介质层背离所述第一粘结层的表面用作所述介质层的第二表面；所述第一子介质层的材料包括聚酰亚胺，所述第二子介质层的材料均包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，或，所述第一子介质层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯，所述第二子介质层的材料均包括聚酰亚胺。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，所述介质层为单层结构，其材料包括聚酰亚胺或者聚对苯二甲酸乙二醇酯。
- 根据权利要求1-8中任一项所述的天线，其中，所述开槽的数量为多个，且多个所述开槽并排设置，相邻设置的开槽之间的间距相等。
- 一种天线的制备方法，其包括：提供一介质层；在所述介质层的第一表面上通过构图工艺形成包括所述参考电极层的图形；其中，在参考电极层形成开槽；在所述介质层的第二表面通过构图工艺形成包括至少一个辐射结构、至少一条第一微带线和至少一条第二微带线的图形；其中，一个辐射结构在介质层上的正投影与开槽在介质层上的正投影内；所述辐射结构包括间隔设置的多个辐射部；对于任一所述辐射部均包括间隔设置的辐射元件；任一所述辐射结构中的多个辐射部至少包括第一辐射部和第二辐射部；一条所述第一微带线被配置为一个所述第一辐射部中的所述辐射元件进行馈电，一条所述所述第二微带线被配置为一个所述第二辐射部中的所述辐射元件进行馈电，且所述第一微带线的馈电方向与第二微带线的馈电方向不同。
- 根据权利要求20所述的天线，其中，所述介质层包括依次叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质 层；所述参考电极层形成在所述第一子介质层背离所述第一粘结层的一侧；所述辐射结构形成在所述第三子介质层背离所述第二粘结层的一侧。
- 根据权利要求20所述的天线，其中，所述介质层包括依次叠层设置的第一子介质层、第一粘结层、第二子介质层、第二粘结层和第三子介质层；所述参考电极层形成在所述第一子介质层靠近所述第一粘结层的一侧；所述辐射结构形成在所述第三子介质层靠近所述第二粘结层的一侧。
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