WO2023092474A1 - 一种天线、探测装置和终端 - Google Patents
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Abstract
一种天线,天线阵列,探测装置和终端。该天线包括多个辐射单元(101,102,103,104,105),多个辐射单元(101,102,103,104,105)依次连接,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°,从而多个辐射单元(101,102,103,104,105)构成折线结构或曲线结构,多个辐射单元(101,102,103,104,105)包括第一辐射单元(105),在第一方向上,沿第一辐射单元(105)的第一侧,也即是从该第一辐射单元(105)指向该天线的第一端(a端),多个辐射单元(101,102,103,104,105)中辐射单元的宽度逐渐减小,从而可以实现该天线第一端(a端)的低副瓣。
Description
本申请涉及天线技术领域,具体涉及一种天线、探测装置和终端。
随着无线技术的发展,越来越多的电子产品需要使用天线收发信号。微带天线具有尺寸小、重量轻、剖面低等优点,广泛应用于通信和雷达等领域。
随着各类电子产品对天线性能的要求要求越来越高,如何设计出一款高性能天线,如宽带、低副瓣天线,成为亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种天线,以期提高天线的辐射性能,该天线具有低副瓣,宽带,且体积小的特点。该天线应用于探测装置或者终端,可以提高探测装置的探测能力或终端的感知能力。
本申请实施例提供了一种天线,该天线包括多个辐射单元,多个辐射单元依次连接,也即是该天线包括依次相连的多个辐射单元,多个辐射单元中相邻的两个辐射单元首尾相连;且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°。多个辐射单元包括第二辐射单元和第一辐射单元。在第一方向上,第二辐射单元位于第一辐射单元的第一侧,且第一辐射单元的宽度大于第二辐射单元的宽度。
可见,本申请实施例提供的天线,多个辐射单元依次连接,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°,构成折线结构(折线型天线)或曲线结构(曲线型天线),且从天线的一端到该天线的另一端,辐射单元的宽度逐渐降低,从而实现了该天线的小型化的同时,实现了单端(侧)的低副瓣。
可选地,该多个辐射单元还包括第三辐射单元。在第一方向上,第三辐射单元位于第一辐射单元的第二侧,且第一辐射单元的宽度大于第三辐射单元的宽度。
可见,从该天线中部(不要求是正中间位置)向该天线两端(两头),辐射单元的宽度逐渐降低,从而实现了该天线的小型化的同时,实现了两端(侧)的低副瓣。
本申请实施例提供了一种天线,该天线包括多个辐射单元,多个辐射单元依次连接,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°。从而多个辐射单元构成折线结构(折线型天线)或曲线结构(曲线型天线),多个辐射单元包括第一辐射单元。在第一方向上,沿第一辐射单元的第一侧,也即是从该第一辐射单元指向该天线的第一端,多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小。从而可以实现该天线第一端的低副瓣。或者,在所述第一方向上,沿所述第一辐射单元的第二侧,也即是从该第一辐射单元指向该天线的第二端,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小。从而可以实现该天线的第二端的低副瓣。沿 第一辐射单元的第一侧的辐射单元可以包括以上第二辐射单元,沿第一辐射单元第二侧的辐射单元可以包括以上第三辐射单元。
示例地,本申请实施例提供的曲线型天线可以是根据以下一种或者多种函数设计而得到:贝塞尔函数,阿基米德螺旋函数,椭圆函数,S型曲线函数,三角函数,反三角函数,对号函数,对数函数,最小二乘法曲线,指数函数,幂函数,抛物线函数,双曲函数或者多项式函数等。在根据多项式函数设计的情况下,具体可以是通过二项式函数拟合而成,或者更多项式函数拟合而成。其中,本申请实施例提供的折线型天线可以理解为曲线型天线的一个特例。可见,通过以上提供的函数可以实现本申请实施例提供的曲线型天线或折线型天线,示例地,折线型天线的多个辐射单元的宽度可以呈锥销分布,或者近似锥销分布。
在一些可能的实现方式中,第二辐射单元和第一辐射单元之间通过至少一个辐射单元相连,也即是认为第二辐射单元和第一辐射单元实现了间接相连。可选地,在第一方向上,从第二辐射单元到第一辐射单元的宽度逐渐增大。也即是从该天线的一端的辐射单元到该天线的另一端的辐射单元,辐射单元的宽度逐渐增大,从而实现该天线的一端的低副瓣。
在一些可能的实现方式中,该多个辐射单元还包括第三辐射单元。在该第一方向上,第三辐射单元位于第一辐射单元的第二侧。第一辐射单元的宽度大于第三辐射单元的宽度。可选地,第一辐射单元和第三辐射单元之间通过至少一个辐射单元相连,也即是认为第一辐射单元和第三辐射单元实现了间接相连。可选地,在第一方向上,从该天线的第一辐射单元向所述第一侧和所述第二侧,辐射单元的宽度逐渐降低。可以理解为,从该天线的中部附近的辐射单元向该天线的两端,辐射单元的宽度逐渐降低。从而实现了该天线两端的低副瓣,同时实现了该天线的小型化,同时实现了该天线在垂直于第一方向上的宽波束特性。
在一些可能的实现方式中,单个辐射单元的宽度可以是以辐射单元的最大宽度,最小宽度,或者平均宽度进行示意。或者还可以以辐射单元任一位置对应的宽度等进行示意,示例地,多个辐射单元中辐射单元的宽度为在相同参考位置的宽度,如,每个辐射单元的二分之一处对应的宽度,还可以是其他相同参考位置的宽度,本申请实施例对此不做限定。
在一些可能的实现方式中,第一辐射单元可以为多个辐射单元中宽度最大的辐射单元,第二辐射单元可以为第一辐射单元的一侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元,第三辐射单元可以为第一辐射单元的另一侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元。第二辐射单元的宽度可以等于或者不等于第三辐射单元的宽度。
在一些可能的实现方式中,第二辐射单元与第一辐射单元之间包括第四辐射单元。第四辐射单元的宽度与第一辐射单元的宽度相同。和/或,第一辐射单元与第三辐射单元之间包括第四辐射单元,第四辐射单元的宽度与第一辐射单元的宽度相同。本申请实施例所述的两个辐射单元的宽度相同,在两个辐射单元的形状不同的情况下,可以理解为两个辐射单元的最大宽度相同。可选地,在两个辐射单元的形状相同的情况下,可以理解为两个辐射单元对应位置的宽度相同。可选地,该天线可以包括多个第四辐射单元。
在一些可能的实现方式中,除第四辐射单元之外,第二辐射单元与第一辐射单元之间包括的辐射单元的第一数量与第一辐射单元与第三辐射单元之间包括的辐射单元的第二数量相同或者相差1。本申请实施例提供的天线可以包括奇数个辐射单元或者偶数个辐射单元。
在一些可能的实现方式中,除所述第四辐射单元之外,所述第二辐射单元与所述第一辐射单元之间的辐射单元的宽度大于或等于所述第二辐射单元的宽度且小于所述第一辐射单元的宽度。和/或,所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间的辐射单元的宽度大于或等于所述第三辐射单元的宽度且小于所述第一辐射单元的宽度。从而,该天线从第一辐射单元到第二辐射单元,辐射单元的宽度减小,实现了天线的单侧的低副瓣。或者,该天线从第一辐射单元到第二辐射单元,以及从第一辐射单元到第三辐射单元,辐射单元的宽度都减小,实现了天线的两侧的低副瓣。
在一些可能的实现方式中,在所述第一方向上,沿所述第一辐射单元的所述第一侧,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小,或者,在所述第一方向上,沿所述第一辐射单元的所述第二侧,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小。也即是,天线的从一端到另一端,辐射单元宽度逐渐减小(或者逐渐增大),实现了天线的单侧的低副瓣。或者,在所述第一方向上,沿所述第一辐射单元的所述第二侧,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小,实现了天线的两侧的低副瓣。可以理解的,天线的从一端到另一端,辐射单元宽度逐渐减小(或者逐渐增大),那么从该天线的所述另一端到所述一端,辐射单元宽度逐渐增大(或者逐渐减小)。
在一些可能的实现方式中,辐射单元的宽度逐渐降低是指一种宽度减小的趋势,其可以逐个递减,如天线的辐射单元的宽度呈锥销分布;或者可以按组递减,如天线的辐射单元的宽度呈近似锥销分布。例如,第一辐射单元的一侧或两侧包括N组辐射单元,每组辐射单元的宽度相同,组与组之间的辐射单元宽度不同,且从第一辐射单元向其一侧或两侧的方向辐射单元的宽度按组递减,组与组之间的辐射单元的数量相同或不同;或者,从第一辐射单元向其一侧或两侧的方向辐射单元的宽度可以存在一个略有提升,而后下降的情况,只要不影响天线的整体宽度下降趋势即可。例如,在天线单侧低副瓣的情况下,第二辐射单元可以位于天线辐射单元的端侧,或者可以位于次端侧,虽然端侧的辐射单元宽度略大于第二辐射单元,也可以实现宽度减小的趋势,实现天线低副瓣即可。再如,在天线两侧低副瓣的情况下,第二辐射单元和第三辐射单元可以位于天线辐射单元的端侧,或者可以位于次端侧,虽然端侧的辐射单元宽度略大于第二辐射单元和第三辐射单元,也可以实现宽度减小的趋势,实现天线低副瓣即可。
在一些可能的实现方式中,所述多个辐射单元中辐射单元的最大宽度小于或等于0.5倍的工作波长。本申请实施例所述的工作波长可以为天线的中心工作波长或者天线工作频带中任一频点对应的工作波长。
第二方面,提供了一种天线阵列,该天线阵列包括第一方面以及第一方面中任一项可能的实现方式中的天线。
在一些可能的实现方式中,所述天线阵列还包括功分合路电路,所述功分合路电路包括第一功分端、第二功分端,分别与所述多个天线中的第一天线和第二天线电连接。
从而,可以实现对第一天线上接收的信号和第二天线上接收的信号的合路至该功分合路电路的合路端。或者,可以实现对该功分合路电路的合路端传输的信号分路至第一天线和第二天线上。从而,可以实现馈电网络对天线阵列的一驱二的馈电。
可选地,功分合路结构还可以为一分多或者说是多合一的功分合路结构,从而实现馈电网络对天线阵列的的一驱多,或者多合一的馈电。
可见,本申请实施例提供的天线阵列,可以实现宽带阻抗匹配特性,宽波束以及低副 瓣效果的阵列。
第三方面,提供了一种探测装置,探测装置包括射频电路和第二方面以及第二方面中任一项可能的实现方式中的天线阵列。所述天线阵列用于接收或者发送信号。所述射频电路用于处理所述信号。
在一些可能的实现方式中,该探测装置可以为雷达。
在一些可能的实现方式中,该探测装置还可以包括保护罩。该保护罩用于保护天线和/或射频电路,如用于保护其防尘,防水等。
可见,包括本申请实施例提供的天线和/或天线阵列的探测装置,可以具有更高的距离分辨率。
第四方面,提供了一种终端,该终端包括第三方面的探测装置。进一步,该终端可以为智能运输设备、智能制造设备、智能家居设备或者测绘设备等。
在一些可能的实现方式中,该终端为车辆。
可见,包括本申请实施例提供的探测装置的车辆,可以具有更高的感知能力。
图1为本申请实施例提供的一种应用场景的结构示意图;
图2为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图3a为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图3b为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图4a为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图4b为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图5为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图6为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图7a为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图7b为图7a所示天线的仿真方向图;
图8为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图9a为本申请实施例提供的一种天线结构示意图;
图9b为图9a所示天线的仿真方向图;
图10为本申请实施例提供的一种天线阵列的结构示意图。
下面将结合附图,对本申请实施例进行详细描述。
以本申请实施例提供一种天线结构,该天线结构可以提供更好的辐射性能,例如低副瓣,当其用于探测设备时,可以提升探测设备的感知能力。
请参考图1,其为本申请实施例提供的一种天线应用场景示意图,探测设备通过天线发射探测信号,并通过天线接收探测信号的回波信号,其中,该回波信号是该探测信号经目标探测物反射的信号,探测设备可以基于该回波信号进行目标探测,如对目标探测物进行测距、测速或定位等。
该探测设备可以用于智能汽车、无人机、智能交通、工业自动化等等多种场景。
本申请实施例提供的天线可以应用于探测设备中,以期提高探测设备的的探测能力。或者,应用于终端设备中,以期提高终端设备的收发能力或者感知能力。可选地,所述的探测设备可以应用于终端设备。
本申请实施例的探测设备可以为雷达(如毫米波雷达),激光雷达,或超声波雷达等。
雷达是英文Radar的音译,源于“radio detection and ranging”的缩写,意思为“无线电探测和测距”,其用无线电的方法发现目标并测定目标的空间位置。
雷达的探测介质为电磁波,其利用电磁波的发送与该电磁波的回波(即从目标反射回来的电磁波)的接收,实现对目标的测距、测速、以及方位角的测量等。雷达可以基于电磁波的飞行时间实现对目标的测距,飞行时间即电磁波收发的时间差。雷达发射电磁波,并接收该电磁波的回波,根据接收回波与发射电磁波的时间差和电磁波的传播速度可以实现对目标的测距。确定雷达与目标之间距离可以基于以下公式实现:s=c*t/2,其中s为目标的距离,t为飞行时间,即电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间,c为光速。雷达基于多普勒效应(Dopler effect)实现对目标的测速。多普勒效应原理如下:当声音,光和无线电波等振动源与观测者以相对速度相对运动时,观测者所收到的振动频率与振动源所发出的频率有所不同。当雷达发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同。当目标向雷达天线靠近时,回波的频率将高于发射波的频率;反之,当目标远离雷达天线而去时,回波的频率将低于发射波的频率。由多普勒效应所形成的频率变化叫做多普勒频移,它与相对速度成正比,与振动频率成反比。所以,通过检测发射波与回波的频率差,可以测得目标相对于雷达的移动速度,也就是目标与雷达的相对速度。雷达可以采用振幅法、相位法等方式实现对方位角的测量,振幅法测角是用天线收到的回波信号幅度值来做角度测量的,该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线扫描方式;相位法测角是利用多个天线单元所接收的回波信号之间的相位差来做角度测量的,例如,雷达通过天线阵列收到同一目标反射的回波,根据回波信号的相位差计算得到目标的方位角。
毫米波雷达的探测介质为一定波长范围内的电磁波,例如微波,目前采用比较多的为毫米波(millimeter wave)以及与毫米波波段相邻近的厘米波(例如,24GHz频段的厘米波),毫米波是波长为1~10毫米(mm)的电磁波,24GHz频段的电磁波的波长略大于10mm。由于毫米波雷达的探测介质的波长位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。根据波的传播理论,频率越高,波长越短,分辨率越高,穿透能力越强,但在传播过程的损耗也越大,传输距离越短;相对地,频率越低,波长越长,绕射能力越强,传输距离越远。所以与微波相比,毫米波雷达的探测介质的分辨率高、指向性好、抗干扰能力强和探测性能好。与红外相比,毫米波雷达的探测介质的大气衰减小、对烟雾灰尘等有更好的穿透性、受天气影响小。因此,毫米波雷达在智能汽车、无人机、智能交通、工业自动化等多个领域获得了越来越广泛的应用。
本申请实施例所述的工作波长可以为天线的中心工作波长或者天线工作频带中任一频点对应的工作波长。
本申请实施例的终端设备可以是所应用场景下的终端设备,例如可以为运输工具或者智能设备。示例地,该终端设备可以为车辆,如无人车、智能车、电动车、数字汽车、自行车、轿车、卡车、摩托车、公共汽车、割草机、娱乐车、游乐场车辆、电车、高尔夫球 车、火车、运输车,和手推车等等,或者本申请实施例所述的终端设备为其他工具,如无人机、轨道车、船、飞机、直升飞机、施工设备,交通灯等等。可选地,本申请实施例所述的终端设备还可以是其他终端,如手机、平板电脑、笔记本电脑、个人数字助理、销售终端、车载电脑、增强现实设备、虚拟现实、可穿戴设备、车载终端、智能家居设备,智能机器人等,本申请实施例不做特别的限定。
在无线产品中,如探测设备,微带天线因其便于集成、成本较低的优点得到广泛使用。请参考图2,其为本申请实施例提供的一种微带天线的结构侧视图。该微带天线包括辐射层,介质层以及接地层,其中,辐射层和接地层位于介质层的两侧。可选地,该微带天线可以为印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)结构的天线。示例的,介质层的材料可以为高频电路板材NF30,底层为金属地板层。
本申请实施例主要是对辐射层上的辐射单元的改进,为了描述方便,以下所述的天线是指辐射层或辐射层的辐射单元的图案。
本申请实施例提供一种天线,包括依次相连的多个辐射单元(radiating element),也即是多个辐射单元中相邻的两个辐射单元首尾相连。从该天线的一端向另一端,辐射单元的宽度逐渐降低。从而实现该天线一侧的低副瓣。或者,从该天线中部(不要求是正中间位置)向该天线两端(两头),辐射单元的宽度逐渐降低(不要求依次降低),可以实现该天线两侧的低副瓣。
可选地,单个辐射单元的宽度可以为非均匀的,实现了单个辐射单元宽度的变化,可以进一步提高天线的带宽,也即是实现该天线的宽带特性。可以通过均匀加权的方式设计成宽度渐变的辐射单元,如梯形的辐射单元,把该梯形两个腰上的对应位置连线且平行于底边的线段的长度可以认为是该辐射单元的宽度,可见该宽度是渐变的。在均匀加权的情况下,辐射单元的宽度是逐渐平滑变化的,阻抗匹配效果会更好,可以进一步提升该天线的带宽。或者,单个辐射单元的宽度为非均匀的情况下,也可以通过非均匀加权实现辐射单元的宽度变化,如辐射单元的宽度呈阶梯变化。本申请实施例所述的宽带或者宽带特性可以理解为宽带阻抗匹配特性。本申请实施例对辐射单元的长度不做限定,其中,所述的辐射单元的长度所在的方向为与辐射单元宽度所在的方向垂直,示例地,本申请实施例提供的天线的各个辐射单元的长度,也可以从天线的一端到另外一端,逐渐减小或者说变短。或者,从天线的中部(不要求正中间)到两端,辐射单元的长度逐渐减小或者说变短。
可选地,单个辐射单元的宽度可以设计成均匀的,如平行四边形的辐射单元,辐射单元各个位置的宽度都是均匀一致的,从而可以简化天线的设计。
本申请实施例提供的多个辐射单元中包括宽度相同或不同的辐射单元,例如宽度最大的辐射单元可以包括两个或两个以上,它们的宽度相同,剩余辐射单元的宽度可以相同或不同,且在不同的情况下,辐射单元的宽度可以由最大宽度的辐射单元向两端均匀减小或非均匀减小。其中,均匀减小可以理解为逐个减小或者按组减少,可以理解为从天线一端到另外一端,或者从天线中部到两端,辐射单元的宽度是平滑减小。非均匀减小可以理解为从天线一端到另外一端,或者从天线中部到两端,辐射单元的宽度是阶梯型减小或者阶跃减小。
可选地,天线包括的多个辐射单元,该天线的各个辐射单元的宽度都是非均匀的。或者,该多个辐射单元中的部分辐射单元的宽度是非均匀的,部分辐射单元宽度是均匀的。或者,该天线的各个辐射单元的宽度都是均匀的。
单个辐射单元的宽度可以是以辐射单元的最大宽度,最小宽度,或者平均宽度进行示意。或者还可以以辐射单元任一位置对应的宽度等进行示意,示例地,多个辐射单元中辐射单元的宽度为在相同参考位置的宽度,如,每个辐射单元的二分之一处对应的宽度,还可以是其他相同参考位置的宽度,本申请实施例对此不做限定。为了方便,本申请实施例以辐射单元的最大宽度为例进行说明,没有特别说明的情况下,以下辐射单元的宽度为辐射单元的最大宽度,但该最大宽度替换为最小宽度,平均宽度,相同参考位置的宽度等时,同样可以适用。
本申请实施例提供的天线包括多个辐射单元,多个辐射单元依次连接,相邻两个辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°,多个辐射单元包括第二辐射单元和第一辐射单元,其中,在第一方向上,第二辐射单元位于第一辐射单元的第一侧,所述第一辐射单元的宽度大于所述第二辐射单元的宽度。
可选地,第二辐射单元和第一辐射单元之间通过至少一个辐射单元相连,也即是认为第二辐射单元和第一辐射单元实现了间接相连。可选地,在第一方向上,从第二辐射单元到第一辐射单元的宽度逐渐增大。也即是从该天线的一端的辐射单元到该天线的另一端的辐射单元,辐射单元的宽度逐渐增大,从而实现该天线的一端的低副瓣。
可选地,该天线的多个辐射单元还包括第三辐射单元,在第一方向上,该第三辐射单元位于该第一辐射单元的第二侧。其中,第一辐射单元的宽度大于第三辐射单元的宽度。可选地,第一辐射单元和第三辐射单元之间通过至少一个辐射单元相连,也即是认为第一辐射单元和第三辐射单元实现了间接相连。可选地,在第一方向上,从该天线的第一辐射单元向所述第一侧和所述第二侧,辐射单元的宽度逐渐降低。可以理解为,从该天线的中部附近的辐射单元向该天线的两端,辐射单元的宽度逐渐降低。从而实现了该天线两端的低副瓣。
第一辐射单元可以为多个辐射单元中宽度最大的辐射单元,第二辐射单元可以为第一辐射单元的一侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元,第三辐射单元可以为第一辐射单元的另一侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元。第二辐射单元的宽度可以等于或者不等于第三辐射单元的宽度。
在以上实施例中,辐射单元的宽度逐渐降低是指一种宽度减小的趋势,其可以逐个递减,如天线的辐射单元的宽度呈锥销分布;或者可以按组递减,如,天线的辐射单元的宽度呈近似锥销分布。例如,第一辐射单元的一侧或两侧包括N组辐射单元,每组辐射单元的宽度相同,组与组之间的辐射单元宽度不同,且从第一辐射单元向其一侧或两侧的方向辐射单元的宽度按组递减,组与组之间的辐射单元的数量相同或不同;或者,从第一辐射单元向其一侧或两侧的方向辐射单元的宽度可以存在个别略有提升,只要不影响天线的整体宽度下降趋势即可。例如,在天线单侧低副瓣的情况下,第二辐射单元可以位于天线辐射单元的端侧,或者可以位于次端侧,虽然端侧的辐射单元宽度略大于第二辐射单元,也可以实现宽度减小的趋势,实现天线低副瓣即可。再如,在天线两侧低副瓣的情况下,第二辐射单元和第三辐射单元可以位于天线辐射单元的端侧,或者可以位于次端侧,虽然端侧的辐射单元宽度略大于第二辐射单元和第三辐射单元,也可以实现宽度减小的趋势,实现天线低副瓣即可。
可见,本申请实施例提供的天线,多个辐射单元依次连接,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°,构成折线或曲线结构,且从天线的一端到该天线的另一端,或 者从天线中部到天线两端,辐射单元的宽度基本呈减小的趋势,从而实现了该天线的小型化的同时,实现了该天线在垂直于第一方向上的宽波束特性,以及单侧或者两侧的低副瓣。其中,辐射单元的宽度基本呈减小的趋势可以理解为,从天线的一端辐射单元到该天线的另一端的辐射单元,辐射单元的宽度整体上是减小的或者说是变窄的。或者,从天线中部到天线两端,辐射单元的宽度在大趋势上呈现:靠近天线中间的辐射单元的宽度宽于靠近天线两端的辐射单元的宽度。
本申请实施例提供的天线,辐射单元的宽度是可以根据需要灵活设计的,且从该天线的一端到另一端辐射单元的宽度变化趋势也是可以灵活设计的。如,为了实现天线一端的低副瓣,该天线一端到另一端的辐射单元的宽度逐渐减小。可以理解的,该天线一端到另一端的辐射单元的宽度逐渐减小是指在整体趋势上的逐渐减小,如上述的第二辐射单元位于该天线的第一端,第一辐射单元位于该天线的第二端,该天线还包括与该第二辐射单元连接的第四辐射单元,其中,第一辐射单元的宽度大于第二辐射单元的宽度,且第二辐射单元的宽度大于第四辐射单元的宽度,可以理解从该天线一端到另一端的辐射单元的宽度整体趋势是逐渐减小的。也即是,从第一辐射单元向其一侧或两侧的方向辐射单元的宽度可以存在个别略有提升,只要不影响天线的整体宽度下降趋势即可,都可以实现该天线的低副瓣。在本申请实施例中,各个天线包括的辐射单元个数仅为示例,本申请实施例提供的天线可以包括奇数个辐射单元,也可以包括偶数个辐射单元,本申请实施例对天线包括的辐射单元的个数不做限定。
请参考图3a,其为本申请实施例提供的一种天线的结构示意图,包括依次相连的多个辐射单元,如图所示的辐射单元101至105,除了该天线两端的辐射单元101和105,其他辐射单元102至104依次首尾相连。多个辐射单元的宽度由该天线的a端,向该天线的b端,辐射单元的宽度逐渐变宽。图3a所示的折线结构(折线型)天线,可以实现该天线主瓣与a端之间的副瓣的能量低,也可以理解为该天线a端的低副瓣。可以理解的,该天线的从a端到b端,辐射单元宽度逐渐增大,那么从该天线的所述b端到a端,辐射单元宽度逐渐减小。
图3a所示的天线的各个辐射单元的宽度都是非均匀的。可选地,该天线的部分辐射单元的宽度是非均匀的,部分辐射单元宽度是均匀的(未示出)。可选地,该天线的各个辐射单元的宽度都是均匀的(未示出)。
或者,还可以实现天线两端的低副瓣,请参考图3b,其为本申请实施例提供的一种天线的结构示意图,包括依次相连的多个辐射单元,如图所示的辐射单元101至110,除了该天线两端的辐射单元101和110,其他辐射单元102至109依次首尾相连。
图3b可见,多个辐射单元的宽度由该天线的中部(O点附近),向该天线的两端,a端或者b端,辐射单元的宽度逐渐变窄。可选地,如图3b所示,该多个辐射单元关于图中的Y轴对称。可见,当该天线的多个辐射单元关于Y轴对称时,可以提高该天线方向图的对称性。可选地,结合图3b,若该天线只包括辐射单元101至109,则该多个辐射单元关于图中的Y轴不对称。多个辐射单元101至110包括第二辐射单元101和第一辐射单元105以及第三辐射单元109。图3b可见,第二辐射单元101和第一辐射单元105之间通过多个辐射单元(辐射单元102至104)相连,即第二辐射单元101和第一辐射单元105之间包括多个依次连接的辐射单元,实现了第二辐射单元101和第一辐射单元105的间接相连。第一辐射单元105和第三辐射单元109通过多个辐射单元(辐射单元106至108)相 连,即第一辐射单元105和第三辐射单元109之间包括多个依次连接的辐射单元,实现了第一辐射单元105和第三辐射单元109的间接相连。第二辐射单元101的宽度W11小于第一辐射单元105的宽度W12,第三辐射单元109的宽度W13小于第一辐射单元105的宽度W12。图3b所示的宽度W11,宽度W12,以及宽度W13分别为第二辐射单元101,第二辐射单元105以及第三辐射单元109的最大宽度,其中,图3b所示各个辐射单元的最大宽度的位置仅为示例,各个辐射单元的最大宽度对应的位置可以根据需要进行设计,如,辐射单元的最大宽度的位置对应该辐射单元的一端,也即是,该辐射单元与其他辐射单元相连接的端部位置对应的宽度最大。或者辐射单元的最大宽度对应的位置在该辐射单元中点对应的宽度。辐射单元的最大宽度的位置可以根据需要灵活设计,本申请实施例对辐射单元最大宽度的位置不做限定。
请继续参考图3b,辐射单元110的宽度略大于辐射单元109的宽度,从该天线中间到两端,整体趋势依旧是逐渐减小,该天线仍然可以实现两端的低副瓣效果。辐射单元110的宽度略大于辐射单元109的宽度即该宽度变化在容忍范围内。类似的,在辐射单元101和辐射单元105之间也可以存在靠近辐射单元105的辐射单元的宽度略小于与其相邻的远离辐射单元105(即靠近a端)的辐射单元的情况;在辐射单元110和辐射单元105之间也可以存在靠近辐射单元105的辐射单元的宽度略小于与其相邻的远离辐射单元105(即靠近b端)的辐射单元的情况。
请结合图3b,本申请实施例对第二辐射单元101和第一辐射单元105之间辐射单元的个数不做限定,如可以为图中的3个(辐射单元102至104),还可以为更多个或者更少个。同样的,本申请实施例对第一辐射单元105和第三辐射单元109之间辐射单元的个数不做限定,如可以为图3b中的3个(辐射单元106至108),还可以为更多个或者更少个。示例地,第二辐射单元101和第一辐射单元105之间还可以不包括其他辐射单元,也即是第二辐射单元101一端和第一辐射单元105的一端直接相连(未示出)。同理,第一辐射单元105和第三辐射单元109之间也可以不包括其他辐射单元,也即是第一辐射单元105的一端和第三辐射单元108的一端直接相连(未示出)。
可选地,第二辐射单元,第一辐射单元,以及第三辐射单元,三个辐射单元也可以依次连接。请参考图4a,图4a所述的天线包括3个辐射单元,具体为辐射单元201至辐射单元203,第二辐射单元可以为辐射单元201,第一辐射单元可以为辐射单元202,第三辐射单元可以为辐射单元203,第一辐射单元202的宽度W22大于第二辐射单元203的宽度W21,第一辐射单元202的宽度W22大于第三辐射单元203的宽度W23。可见,图4a所示的天线,各个辐射单元的宽度均不同,且天线中间辐射单元的宽度大于天线两端的辐射单元的宽度,从而可以实现该天线两端的低副瓣。也即是实现了该天线a端和主瓣之间的副瓣的能量较低,以及该天线b端和主瓣之间的副瓣的能量较低。
或者,各个辐射单元中的部分辐射单元的宽度不同。例如,第一辐射单元202的宽度W22等于第二辐射单元203的宽度W21,第一辐射单元202的宽度W22大于第三辐射单元203的宽度W23(未示出),从而可以实现该天线主瓣与b端之间的低副瓣。或者,第一辐射单元202的宽度W22大于第二辐射单元203的宽度W21,第一辐射单元202的宽度W22等于第三辐射单元203的宽度W23(未示出),从而可以实现该天线主瓣与a端之间的低副瓣。且在X方向上,从第一辐射单元202向两侧,也即是向该天线的两端(a端,b端),辐射单元的宽度减小。图4a所述的天线同样是通过灵活设计不同辐射单元的宽度, 由天线中部向天线两端,辐射单元的宽度整体趋势是减小的,从而实现了该天线的宽带低副瓣特性。图4a所示的天线的各个辐射单元的宽度都是非均匀的。可选地,该天线的部分辐射单元的宽度是非均匀的,部分辐射单元宽度是均匀的(未示出)。可选地,该天线的各个辐射单元的宽度都是均匀的(未示出)。
在一种实现方式中,第二辐射单元与第一辐射单元之间包括第四辐射单元,第四辐射单元的宽度与所述第一辐射单元的宽度相同;和/或,第一辐射单元与所述第三辐射单元之间包括第四辐射单元,第四辐射单元的宽度与第一辐射单元的宽度相同。本申请实施例所述的两个辐射单元的宽度相同,在两个辐射单元的形状不同的情况下,可以理解为两个辐射单元的最大宽度相同。可选地,在两个辐射单元的形状相同的情况下,可以理解为两个辐射单元对应位置的宽度相同。
下面以第一辐射单元和第三辐射单元之间包括一个第四辐射单元为例进行说明,请参考图4b,该天线包括多个辐射单元211至214,具体为第二辐射单元211,第一辐射单元212,第四辐射单元213位,第三辐射单元214。可见,第一辐射单元212和第三辐射单元214之间包括一个第四辐射单元213。第一辐射单元212的宽度W32等于第四辐射单元213的宽度且大于第二辐射单元211的宽度W31,第一辐射单元212的宽度W32等于四辐射单元213的宽度且大于第三辐射单元214的宽度W33。本申请实施例对第二辐射单元211的宽度W31和第三辐射单元214的宽度W33之间的大小关系不做限定。
图4b示意了第一辐射单元和第三辐射单元之间包括一个第四辐射单元,可选地,第一辐射单元和第三辐射单元之间包括多个第四辐射单元。或者,第二辐射单元和第一辐射单元之间包括至少一个第四辐射单元。本申请实施例对第二辐射单元和第一辐射单元之间包括的第四辐射单元的数量,或者第一辐射单元和第三辐射单元之间包括的第四辐射单元的数量不做限定。
在本申请实施例中,本申请实施例对连接第二辐射单元和第一辐射单元的辐射单元(如图3b所示的辐射单元102至104,3个)的数量,或者连接第一辐射单元和第三辐射单元的辐射单元(如图3b所示的辐射单元106至108,3个)的数量不做限定。不同辐射单元的形状可以相同也可以不同。示例地,结合图3b,第四辐射单元106形状以及大小与第一辐射单元105的相同。进而,第四辐射单元106的宽度与第一辐射单元105的宽度相同。图3b可见,第四辐射单元106与第一辐射单元105关于Y轴对称。沿第四辐射单元106的背离第一辐射单元105的一侧,即为图3b所示的X轴的正方向,辐射单元的宽度减小,可选地,沿X轴的正方向辐射单元的宽度逐渐减小。以及沿第一辐射单元105的背离第四辐射单元106的一侧,即为图3b所示的X轴的负方向,辐射单元的宽度减小,可选地,沿X轴的负方向辐射单元的宽度逐渐减小。第四辐射单元106的宽度与第一辐射单元105的宽度相同,而两个辐射单元的形状可以不同(未示出)。
辐射单元的宽度减小包括辐射单元的宽度依次减小,沿着第一辐射单元向两侧,辐射单元的宽度依次减小,如图4a所示。
可选地,辐射单元的宽度减小包括辐射单元的宽度先保持一致再减小,可以理解为辐射单元的宽度按组减少。如图3b所示地,辐射单元107和108的宽度相同,且大于辐射单元109的宽度。也即是,从辐射单元107至109,辐射单元的宽度先保持相同,再减小,从天线中部附件如图3b中O点,向该天线两端,该天线的辐射单元的宽度整体趋势是减小的,该天线同样可以实现宽带和低副瓣的效果。也可以理解为,辐射单元107和108为 一组,组内辐射单元的宽度相同。辐射单元109也可以理解为单个辐射单元的辐射单元组,从而可见,组内的辐射单元的宽度相同,结合图3b可见,从第一辐射单元105或者第一辐射单元106向两侧,辐射单元的宽度先保持组内不变,再减小,也即是,辐射单元的宽度按组减小。再如,请结合图4b,从第一辐射单元212向该天线的b端,辐射单元的宽度也是先保持如第四辐射单元213的W32,再减小至第三辐射单元214的W33。
还可以参考图5,图5所示的天线包括20个辐射单元,具体包括五个辐射单元组301,至305,每个辐射单元组包括四个辐射单元,且组内的辐射单元的宽度相同。辐射单元组303中的任意一个辐射单元的宽度>辐射单元组302中的任意一个辐射单元的宽度=辐射单元组304中的任意一个辐射单元的宽度>辐射单元组301中的任意一个辐射单元的宽度=辐射单元组305中的任意一个辐射单元的宽度。图4a中可见,从该天线的中部附近,如图中的X轴的原点,沿着X轴向该天线的两侧或者说两端(a端,b端),辐射单元的宽度减小,也即是辐射单元组303中的辐射单元的宽度,大于该天线两端的辐射单元组中的辐射单元的宽度,从而该天线可以实现低副瓣和小型化。其中,辐射单元组303中的任意一个辐射单元可以认为是第一辐射单元,或者整个辐射单元组303可以认为是第一辐射单元组,辐射单元组301中的任意一个辐射单元可以认为是第二辐射单元,或者整个辐射单元组301可以认为是第二辐射单元组,辐射单元组305中的任意一个辐射单元可以认为是第三辐射单元,或者整个辐射单元组305可以认为是第三辐射单元组,从该第一辐射单元组向两侧,也即是图5中X轴的正方向或负方向,辐射单元的宽度按组减小。
可见,图5所示的天线,按照4个辐射单元为一组,组内的不同辐射单元的宽度相同,从辐射单元组303向两侧,即图中X轴的正方向或负方向,不同组的不同辐射单元的宽度降低,该天线从中间向两端,辐射单元的宽度整体趋势是减小的,从而实现了该天线的低副瓣和小型化。图5所示的宽度相同的一组辐射单元的个数为均为4,可选地,辐射单元组内还可以包括其他数量的辐射单元,如2或7。不同辐射单元组中的辐射单元的个数可以相同或者不同。不同辐射单元组内的辐射单元的形状可以相同也可以不同。如图6所示,图6所示的天线包括辐射单元411至414、421至422、431至433。其中,辐射单元411至414的宽度相同,可以理解为是一个辐射单元组401,同理辐射单元组402包括辐射单元421至422。以及辐射单元组403包括辐射单元431至433。可见,辐射单元组401包括四个相同宽度的辐射单元,辐射单元组402包括两个相同宽度的辐射单元,辐射单元组403包括三个相同宽度的辐射单元,即不同辐射单元组包括的辐射单元数量可以相同也可以不同,满足天线两端的辐射单元的宽度小于该天线两端之外的其他辐射单元的宽度,该天线呈现折线或曲线形态,且从中间向两端,辐射单元的宽度整体趋势是减小的,从而实现本申请实施例的低副瓣小型化的宽带天线。
图6所示的天线,以第二辐射单元为辐射单元411,第一辐射单元为辐射单元421,以及第三辐射单元为辐射单元433为例进行说明。则该天线包括一个第四辐射单元422,除了该第四辐射单元422之外,第二辐射单元411与第一辐射单元421之间包括的辐射单元的第一数量为3个(412至414),第一辐射单元421与第三辐射单元431之间包括的辐射单元的第二数量为两个(431和432),可见,该第一数量和该第二数量相差为1。可选地,该第一数量和该第二数量还可以相同(未示出)。
图6所示的天线,除第四辐射单元422之外,第二辐射单元411与第一辐射单元421之间的辐射单元的宽度等于第二辐射单元411的宽度且小于第一辐射单元421的宽度。第 一辐射单元421与第三辐射单元433之间的辐射单元的宽度等于第三辐射单元433的宽度且小于第一辐射单元421的宽度。可选地,除第四辐射单元422之外,第二辐射单元411与第一辐射单元421之间的辐射单元的宽度还可以大于第二辐射单元411的宽度且小于第一辐射单元421的宽度(未示出)。第一辐射单元421与第三辐射单元433之间的辐射单元的宽度大于第三辐射单元433的宽度且小于第一辐射单元421的宽度。可选地,第二辐射单元411与第一辐射单元421之间的辐射单元的宽度大于第二辐射单元411的宽度且等于第一辐射单元421的宽度。第一辐射单元421与第三辐射单元433之间的辐射单元的宽度大于第三辐射单元433的宽度且等于第一辐射单元421的宽度(未示出)。
在辐射单元的宽度按组减小的情况下,除了以上示意的辐射单元组内的单个辐射单元的宽度为非均匀的,各个辐射单元组内的辐射单元的也可以为均匀宽度辐射单元,也即是单个辐射单元的各个位置对应的宽度均相同,如平行四边形的辐射单元。越靠近天线两端的辐射单元组中的辐射单元的宽度越小,越靠近天线中间的辐射单元组中的辐射单元的宽度越大,该天线从中间向两端,辐射单元的宽度整体趋势是减小的,同样可以实现该天线的低副瓣。同时由于不同辐射单元组内的辐射单元的相同,可以简化该天线设计。同样,图6所示的天线在Y方向上的宽度较小,如,可以小于0.5倍的工作波长,实现了该天线的小型化。
以上各个实施例所示的天线是以多个辐射单元依次连接成折线型,可选地,多个辐射单元还可以依次连接成曲线型。请参考图7a,其为本申请实施例提供的一种天线结构示意图,该天线包括8个辐射单元501至508,在本申请实施例中,辐射单元501至508形成的曲线关于Y轴对称。其中,第一辐射单元可以为辐射单元504,第二辐射单元可以为辐射单元501,第三辐射单元可以为辐射单元508。第一辐射单元504的宽度W52大于第二辐射单元501的宽度W51,第一辐射单元504的宽度W52大于第三辐射单元的宽度W53。图7a所示的辐射单元503至506的宽度可以相同可以不同,辐射单元501,502,507和508的宽度可以相同也可以不同。辐射单元505的宽度等于辐射单元504的宽度,也即辐射单元505可以理解为前述的第四辐射单元。除了该第四辐射单元505,第二辐射单元501和第一辐射单元504之间包括了2个辐射单元(502和503),第一辐射单元504和第三辐射单元508之间包括了2个辐射单元(506和507)。
图7a中,辐射单元504至505的宽度相同,在辐射单元503至506的宽度相同,辐射单元501和502的宽度相同,以及辐射单元507和508的宽度相同,该天线的多个辐射单元关于Y轴对称。本申请实施例从第一辐射单元504向该天线的a端,以及第三辐射单元505向该天线的b端,辐射单元的宽度逐渐减小。从而,该天线从中间向两端,辐射单元的宽度整体趋势是减小的,该天线可以是根据贝塞尔函数拟合而成,从而实现了该曲线型天线的低副瓣。同时该天线在Y方向上的宽度较小,如小于0.5倍工作波长,实现了该天线的小型化。
如图7a所示的天线在Y方向上的电长度小于M倍的工作波长,M大于0。电长度是指天线的尺寸相对于工作波长的长度。例如,在76.5GHz频点的,天线在Y方向上的电长度小于0.5λ,其中,λ表示该天线的工作波长,该工作波长可以为该天线的中心工作波长或者该天线工作频带中任一频点对应的工作波长。图7a所示的天线具有宽带阻抗特性,宽波束以及低副瓣的特点。该天线可以实现反射系数小于-10dB的带宽大于1GHz,如,75GHz到82GHz,从而实现该天线的宽带特性。
图7b为图7a所示的天线的仿真方向图,可以看出,在水平方向上,也即是在图7a所示的Y方向上,归一化增益在-10dB以上,角度范围可以从﹣85°,到﹢85°,水平波束非常宽。且在垂直方向上,也即是在图7a所示的X方向上,副瓣的最大增益只有-22dB,从而实现了垂直方向上波束的低副瓣。而现有技术的曲线形天线的副瓣只有-15dB左右,本申请实施例的天线大大降低了副瓣的能量,提升了该天线的主瓣的辐射能力。
以上可见,本申请实施例提供的折线型天线或者曲线型天线,通过对该折线型天线或者曲线型天线中的辐射单元的宽度进行灵活加权,以实现宽带天线的设计。可选地,天线非两端的辐射单元的宽度大于该天线两端的辐射单元的宽度,还可以实现该天线的单侧或者两侧的低副瓣。同时,天线在第二方向上,第二方向与上述的第一方向垂直,如以上各个实施例中的Y方向上,天线的整体宽度较小,如小于半个工作波长,实现了该天线的小型化。
本申请实施例所述的辐射单元的宽度,可以用如以上图3a至图7a所示的表示方式,也即是垂直于天线单元倾斜方向的宽度表示,如图3b所示的辐射单元105倾斜方向为+45°方向,则图中示意辐射单元宽度为+135°方向上的(最大)宽度。可选地,本申请实施例所述的辐射单元宽度还可以统一用沿着X方向上的(最大)宽度表示,或者统一用沿着Y方向上的宽度表示,本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例的提供的折线型天线或者曲线型天线不仅辐射单元的宽度可以灵活加权,相邻两个辐射单元间的夹角也可以根据需要灵活设计。在本申请实施例提供的天线非两端的相邻辐射单元间的夹角与该天线两端的相邻辐射单元间的夹角可以相同或不同。
可见,在本申请实施例提供的天线非两端的辐射单元的宽度大于该天线两端的辐射单元的宽度,实现该天线的低副瓣的情况下,通过进一步的在该天线非两端的相邻辐射单元间的夹角小于该天线两端的相邻辐射单元间的夹角,可以进一步的降低该天线的副瓣。
下面结合图8进行说明,图8为一折线型天线,包括8个辐射单元601至608,相邻两个辐射单元的夹角从天线的a端到b端依次为Φ1至Φ7,通过将辐射单元603至606的宽度大于辐射单元601至602的宽度,将辐射单元603至606的宽度大于辐射单元607至608的宽度,实现了天线的宽带以及副瓣。进一步,辐射单元603和辐射单元604之间的夹角Φ3小于辐射单元601和辐射单元602之间的夹角Φ1,从而进一步降低了改天线的副瓣。
可选地,图8所示的夹角Φ3可以等于夹角Φ5,且小于夹角Φ1。可选地,Φ1可以等于Φ7,Φ1也可以不等于Φ7。再如,图8所示的夹角Φ7>Φ3>Φ5。本申请实施例提供的天线,相邻辐射单元间的夹角可以根据需要灵活设计。且在本申请实施例提供的天线非两端的相邻辐射单元间的夹角小于该天线两端的相邻辐射单元间的夹角的情况下,可以实现天线的低副瓣。
本申请实施例所述的辐射单元间的夹角Φ,可以示如图8所示的辐射单元相交的两个边之间的夹角。也可以为辐射单元倾斜方向间的夹角,其中,倾斜方向可以为该辐射单元沿辐射单元长度的中心线。请继续参考图8,如辐射单元605的倾斜方向为+60°,辐射单元606的倾斜方向为+120°,则辐射单元605和辐射单元606的夹角Φ5为60°。此处辐射单元间的夹角的定义方式仅为示例,本申请实施例对此不做限定。
以上各个实施例中的辐射天线的数量,形状以及大小仅为示例,不作为本申请实施例的限制。如不同辐射单元的长度可以不同,或者以上辐射单元可以连接为折线或曲线(波 浪)。以上天线的多个辐射单元依次相连,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°多个辐射单元包括第二辐射单元,第一辐射单元和第三辐射单元。在第一方向上,第二辐射单元和第三辐射单元位于第一辐射单元的两侧;第一辐射单元的宽度大于第二辐射单元的宽度,且第一辐射单元的宽度大于第三辐射单元的宽度。或者,第一辐射单元的宽度等于第二辐射单元的宽度,且第一辐射单元的宽度大于第三辐射单元的宽度。再或者,第一辐射单元的宽度大于第二辐射单元的宽度,且第一辐射单元的宽度等于第三辐射单元的宽度。
需要说明的是,以上各个实施例可以单独实施,也可以结合实施,本申请实施例对此不作限定。例如,折线型天线和曲线型天线可以结合使用。本申请实施例提供的天线通过合理设计单个辐射单元的宽度,以及多个辐射单元间的宽度变化趋势,可以实现对该天线的辐射波束按需调节,如按照上述各个实施例所述的逐渐减小,可以实现该天线的低副瓣。本申请实施例所述的天线的低副瓣,可以理解为该天线辐射波束的副瓣的能量较低,或者该天线对应的辐射方向图的低副瓣。或者,为了实现波束的其他效果,天线从一端到另一端,辐射单元的宽度可以先增加,再减小,然后再增加,再减小。或者实现该天线辐射单元从一端到另外一端,周期性的先增加再减小。
其中,本申请实施例所述的低副瓣是指:相对于所有辐射单元的宽度都一致的折线型天线而言,本申请实施例提供折线型的天线副瓣相对较低。或者,相对于所有辐射单元的宽度都一致的曲线型天线而言,本申请实施例提供曲线型天线副瓣相对较低。
另外,本申请实施例的辐射单元可以理解为用于辐射或者接收电磁波的单元,在以上图3b至图8所示的天线中,为了便于示意,通过以下方式划分辐射单元:通过折线形天线的多个折点(拐点),分别作平行于Y轴直线,相邻两条直线间的部分就可以认为是一个辐射单元,如图9a。同样的,通过曲线型天线的多个拐点(折点),分别作平行于Y轴直线,相邻两条直线间的部分就可以认为是一个辐射单元(未示出)。辐射单元的划分还可以通过其他方式进行划分,本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例提供的天线的一端,如a端,还可以包括阻抗匹配,如图9a所示的阻抗匹配620。该阻抗匹配可以为如图所示的单级阻抗匹配,或者多级阻抗匹配,如三级。且该阻抗匹配可以连接于图9a所示的a端。
图9b为图9a所示的天线的仿真方向图,图9a所示的天线可以通过多项式函数拟合得到,可以理解为该天线的辐射单元的宽度呈锥销分布。图9b可以看出,在水平方向上,也即是在图9a所示的Y方向上,归一化增益在-10dB以上,角度范围可以从﹣85°到﹢85°,水平波束非常宽。且在垂直方向上,也即是在图9a所示的X方向上,副瓣的最大增益只有-23dB,从而实现了垂直方向上波束的低副瓣。而现有技术的折线型天线的副瓣只有-15dB左右,本申请实施例的天线大大降低了副瓣的能量,提升了该天线的主瓣的辐射能力。且该天线在Y方向上的宽度较小,如小于半个工作波长,实现了该天线的小型化,同时实现了该天线在Y方向上的宽波束特性。该天线可以实现反射系数小于-10dB的带宽大于1GHz,如,74GHz到81GHz,从而实现该天线的宽带特性。
可选地,本申请实施例提供的天线的一端可以为短路或者开路。如b端为开路。
可选地,本申请实施例提供的天线的一端连接有匹配负载。如b端连接有匹配负载。本申请实施例对匹配负载的形状不做限定。
本申请实施例还提供了一种天线阵列,天线阵列可以包括以上任意实施例的天线。可 选地,该天线阵列还可以包括功分合路结构。请参考图10,其为本申请实施例提供的一种天线阵列20的结构示意图,天线阵列20包括天线10和天线11,以及功分合路结构22,功分合路结构22包括第一功分端p1、第二功分端p2以及合路端p3。其中,天线10的a端与功分合路结构22的第一功分端p1电连接,第二天线11的a端与功分合路结构22的第二功分端p2电连接。从而可以实现对天线10上接收的信号和天线11上接收的信号的合路至合路端p3。或者,可以实现对合路端p3传输的信号分路至天线10和天线11上。从而,可以实现馈电网络对天线阵列20的一驱二的馈电。
其中,图10所示的功分合路结构22为一分二或者说是二合一的功分合路结构,可选地,功分合路结构22还可以为一分多或者说是多合一的功分合路结构,从而实现馈电网络对天线阵列的的一驱多,或者多合一的馈电。
如图10所示,天线10和天线11可以共用同样的介质板200和金属地板300。可选地,天线10和天线11的介质板或者金属地板还可以是分别单独设计,本申请实施例对此不做限制。可选地,天线10,天线11以及功分合路结构22可以分别设计再电连接,或者也可以直接一体化成型。
可选地,本申请实施例提供的天线或者天线阵列馈电方式可以为:端馈、侧馈或者背馈。在端馈、侧馈或者背馈任一种馈电方式中,天线或者天线阵列的馈电还可以为直接电连接馈电,例如是直接连接馈电的端馈。或者,端馈、侧馈或者背馈任一种馈电方式中,天线或者天线阵列的馈电还可以为耦合馈电,如耦合馈电的侧馈。
本申请实施例还提供了一种探测装置,包括射频电路和上述任意实施例提供的天线阵列。所述天线或者所述天线阵列用于接收或者发送信号,所述射频电路用于处理所述信号。示例地,该探测装置可以为雷达,当本申请实施例提供的天线或者天线阵列应用于雷达中,可以提高雷达的距离分辨率,以及降低干扰。可选地,该雷达可以为车载雷达。可选地,该探测装置还可以包括保护罩,保护罩用于保护天线和/或射频电路,如用于保护其防尘,防水等。
本申请实施例还提供了一种终端,包括上述实施例提供的探测装置。可选地,该终端可以为车辆,探测装置为雷达时,车上载有本申请实施例的雷达,可以通过提高了探测装置的距离分别率,从而提高车辆的感知能力。可选地,本申请实施例所述的车辆还可以为智能驾驶车辆,或自动驾驶车辆,或者为集成了辅助驾驶功能的车辆,本申请实施例所述的车辆可以替换为火车、飞行器、机器人、慢速运输车或移动平台等其他载具或交通工具。
本申请实施例提供的终端还可以为用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、终端设备、无线通信设备、用户代理或用户装置。终端设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol,SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop,WLL)站、个人数字助理(personal digital assistant,PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、其他车载设备、可穿戴设备、智能家居设备,本申请实施例对此并不限定。当本申请实施例提供的天线或者天线阵列应用于其他终端设备,如手机,可以提高手机的工作频带的带宽,以及提高手机信号的抗干扰能力。
以上描述,仅为本申请的具体实施例,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,例如减少或添加结构件,改变结构件的形状等,都应涵盖在本申请的保护范围之内;在不冲突的情况 下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
- 一种天线,其特征在于,包括:多个辐射单元,所述多个辐射单元依次连接,且相邻辐射单元之间的夹角大于0°且小于180°;所述多个辐射单元包括第一辐射单元;在第一方向上,沿所述第一辐射单元的第一侧,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小。
- 根据权利要求1所述的天线,其特征在于,在所述第一方向上,沿所述第一辐射单元的第二侧,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度逐渐减小。
- 根据权利要求1或2所述的天线,其特征在于,所述第一辐射单元为所述多个辐射单元中宽度最大的辐射单元。
- 根据权利要求3所述的天线,其特征在于,所述多个辐射单元还包括第二辐射单元,所述第二辐射单元为所述第一辐射单元的所述第一侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元;和/或所述多个辐射单元还包括第三辐射单元,所述第三辐射单元为所述第一辐射单元的第二侧的辐射单元中宽度最小的辐射单元。
- 根据权利要求4所述的天线,其特征在于,所述多个辐射单元还包括:所述第一辐射单元与所述第二辐射单元之间的至少一个辐射单元;和/或所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间的至少一个辐射单元。
- 根据权利要求5所述的天线,其特征在于,所述第一辐射单元与所述第二辐射单元之间和/或所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间包括第四辐射单元,所述第四辐射单元的宽度与所述第一辐射单元的宽度相同。
- 根据权利要求6所述的天线,其特征在于,除所述第四辐射单元之外,所述第二辐射单元与所述第一辐射单元之间包括的辐射单元的第一数量与所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间包括的辐射单元的第二数量相同或者相差1。
- 根据权利要求6或7所述的天线,其特征在于,除所述第四辐射单元之外,所述第一辐射单元与所述第二辐射单元之间的辐射单元的宽度大于或等于所述第二辐射单元的宽度且小于所述第一辐射单元的宽度;和/或,所述第一辐射单元与所述第三辐射单元之间的辐射单元的宽度大于或等于所述第三辐射单元的宽度且小于所述第一辐射单元的宽度。
- 根据权利要求1-8任一所述的天线,其特征在于,所述第一辐射单元的宽度是非均匀的。
- 根据权利要求1-9所述的天线,其特征在于,所述多个辐射单元的每个辐射单元的宽度是非均匀的。
- 根据权利要求1至10任一所述的天线,其特征在于,所述多个辐射单元中辐射单元的宽度为对应辐射单元的最大宽度或平均宽度;或者所述多个辐射单元中辐射单元的宽度为在相同参考位置的宽度。
- 根据权利要求1至11任一所述的天线,其特征在于,所述多个辐射单元中辐射单元的最大宽度小于或等于0.5倍的工作波长。
- 一种天线阵列,其特征在于,所述天线阵列包括多个如权利要求1至12中任一项所述的天线。
- 根据权利要求13所述的天线阵列,其特征在于,所述天线阵列还包括功分合路电路,所述功分合路电路包括第一功分端、第二功分端,分别与所述多个天线中的第一天线和第二天线电连接。
- 一种探测装置,其特征在于,所述探测装置包括射频电路,和如权利要求13至14任一所述的天线阵列。所述天线阵列用于接收或者发送信号;所述射频电路用于处理所述信号。
- 一种终端,其特征在于,所述终端包括如权利要求15所述的探测装置。
- 根据权利要求16所述的终端,其特征在于,所述终端为车辆。
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