CN112368886A - 包括多个辐射器的天线模块以及包括该天线模块的基站 - Google Patents

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CN112368886A CN201980040863.2A CN201980040863A CN112368886A CN 112368886 A CN112368886 A CN 112368886A CN 201980040863 A CN201980040863 A CN 201980040863A CN 112368886 A CN112368886 A CN 112368886A
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Abstract

用于将物联网(IoT)技术与支持超过***(4G)***的数据速率的第五代(5G)通信***融合的技术可以应用于智能服务。一种天线模块包括：第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；第二辐射器，围绕第一辐射器的外周边形成；电介质，具有设置在第一辐射器的下表面之下的上表面，该电介质形成为将第一辐射器和第二辐射器固定为基于第一长度分隔开；馈电器，具有设置在电介质的下表面之下的上表面，该馈电器通过电介质将电信号耦合到辐射器或第二辐射器中的至少一个；以及印刷电路板，通过导电图案电连接到馈电器并将电信号供应到馈电器。

Description

包括多个辐射器的天线模块以及包括该天线模块的基站
技术领域
本公开涉及一种用于下一代通信技术的具有提高的通信效率的天线模块，并涉及包括该天线模块的电子设备。
背景技术
为了满足在***(4G)通信***的商业化之后对无线电数据流量不断增长的需求，已经努力开发先进的第五代(5G)通信***或预5G(pre-5G)通信***。为此，5G通信***或预5G通信***也被称为超越4G(beyond-4G)网络通信***或后长期演进(LTE)***。为了实现更高的数据传输速率，正在考虑在超高频(mmWave)频带(例如60GHz频带)中实现5G通信***。此外，为了在超高频带中避免无线电波的传播损耗并增大无线电波的传输距离，关于各种技术诸如波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全尺寸MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形和大型天线，正在进行对5G通信***的讨论。另外，为了改善5G通信***的网络，在先进的小小区(small cell)、云无线电接入网络(cloud RAN)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协作通信、多点协作(CoMP)、接收端干扰消除等中正在进行技术研发。此外，在5G通信***中，混合频移键控(FSK)和正交幅度调制(QAM)调制(FQAM)和滑动窗口叠加编码(SWSC)作为先进的编码调制(ACM)方案被研发，并且滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址(NOMA)和稀疏码多址(SCMA)也作为先进的接入技术被研发。
另外，互联网(其是人们在其中产生和消费信息的以人为中心的连接网络)如今正在演化为物联网(IoT)，在物联网中诸如事物的分布式实体交换和处理信息而无需人工干预。此外，已经出现万物互联(IoE)，其是通过与云服务器的连接实现的IoT技术和大数据处理技术的结合。由于对IoT实现已经要求诸如感测技术、有线/无线通信和网络基础设施、服务接口技术和安全技术的技术元素，所以近来已经研究了传感器网络、机器到机器(M2M)通信、机器类型通信(MTC)等。这样的IoT环境可以提供智能互联网技术服务，该智能互联网技术服务通过收集和分析在所连接的事物之间产生的数据而为人类生活创造新的价值。通过现有信息技术(IT)与各种工业应用之间的融合和结合，IoT可以应用于各种领域，包括智慧家居、智慧建筑、智慧城市、智慧汽车或联网汽车(connected car)、智慧电网、医疗保健、智慧器具、高级医疗服务等。
与此一致，已经进行各种尝试以将5G通信***应用于IoT网络。例如，正基于诸如波束成形、MIMO和阵列天线的5G通信技术来实现诸如传感器网络、机器类型通信(MTC)和机器到机器(M2M)通信的技术。将云无线电接入网络(cloud RAN)用于大数据处理技术是5G技术与IoT技术之间的融合的一个示例。
以上信息仅作为背景信息呈现以帮助理解本公开。关于以上内容中的任何内容是否可用作关于本公开的现有技术，没有进行确定也没有做出断言。
发明内容
技术问题
如上所述，在应用于下一代移动通信***的频带中，由于无线电波的传播损耗等，天线模块的性能可能劣化。因此，在下一代移动通信***中，需要用于解决这样的问题的天线模块的改进结构。特别地，需要能够在大规模多输入多输出(MIMO)通信环境中进行顺畅且可靠的通信的天线模块结构。
对于问题的方案
本公开的方面将至少解决上述问题和/或缺点，并至少提供下述优点。因此，本公开的一方面是提供一种天线模块。另外的方面将在以下的描述中被部分地阐述并将部分地从该描述而变得明显，或者可以通过实践所呈现的实施方式而获知。
根据本公开的一方面，提供一种天线模块。该天线模块包括：第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；第二辐射器，形成为围绕第一辐射器的外周边；电介质，具有设置在第一辐射器的下表面之下的上表面，该电介质形成为将第一辐射器和第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；馈电器(feeder)，具有设置在电介质的下表面之下的上表面，该馈电器通过电介质将电信号耦合到第一电辐射器或第二辐射器中的至少一个；以及印刷电路板(PCB)，通过导电图案电连接到馈电器并将电信号供应到馈电器。
第一辐射器的下表面和馈电器的上表面通过电介质基于预定的第二长度分隔开，该预定的第二长度可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
第二辐射器由具有预定高度的阻挡物(barrier)形成，该阻挡物横向地围绕第一辐射器。
第二辐射器的上表面的高度可以大于第一辐射器的上表面的高度。
第一辐射器与第二辐射器之间的高度差可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
从第二辐射器划分的多个子第二辐射器沿着第一辐射器的外周边设置。
每个子第二辐射器包括与第一辐射器的上表面平行地设置的第一段和从第一段的一端朝向PCB延伸的第二段。
第一段的上表面的面积可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
第一段的上表面的高度可以大于第一辐射器的上表面的高度。
天线模块还可以包括支撑件，该支撑件由金属性材料形成并设置在电介质的下表面之下，使得PCB的上表面基于预定的第三长度与电介质的下表面分隔开。
第一辐射器的下表面的高度可以大于第二辐射器的下表面的高度。
第二辐射器的一端可以设置在电介质内。
根据本公开的另一方面，提供一种基站。该基站包括天线模块，该天线模块包括：第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；第二辐射器，形成为围绕第一辐射器的外周边；电介质，具有设置在第一辐射器的下表面之下的上表面，该电介质形成为将第一辐射器和第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；馈电器，具有设置在电介质的下表面之下的上表面，该馈电器通过电介质将电信号耦合到第一辐射器或第二辐射器中的至少一个；以及PCB，通过导电图案电连接到馈电器并将电信号供应到馈电器。
第一辐射器的下表面和馈电器的上表面通过电介质基于预定的第二长度分隔开，该预定的第二长度可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
第二辐射器由具有预定高度的阻挡物形成，该阻挡物横向地围绕第一辐射器。
第二辐射器的上表面的高度可以大于第一辐射器的上表面的高度。
第一辐射器与第二辐射器之间的高度差可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
从第二辐射器划分的多个子第二辐射器沿着第一辐射器的外周边设置。
每个子第二辐射器包括与第一辐射器的上表面平行地设置的第一段和从第一段的一端朝向PCB延伸的第二段。
第一段的上表面的面积可以基于由第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定。
第一段的上表面的高度可以大于第一辐射器的上表面的高度。
天线模块还可以包括支撑件，该支撑件由金属性材料形成并设置在电介质的下表面之下，使得PCB的上表面基于预定的第三长度与电介质的下表面分隔开。
第一辐射器的下表面的高度可以大于第二辐射器的下表面的高度。
第二辐射器的一端可以设置在电介质内。
根据本公开的另一方面，提供一种包括多个天线阵列的基站。所述多个天线阵列中的每个包括至少一个天线模块，并且所述至少一个天线模块中的每个包括：第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；第二辐射器，形成为围绕第一辐射器的外周边；电介质，具有设置在第一辐射器的下表面之下的上表面，该电介质形成为将第一辐射器和第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；馈电器，具有设置在电介质的下表面之下的上表面，该馈电器通过电介质将电信号耦合到第一辐射器或第二辐射器中的至少一个；以及PCB，通过导电图案电连接到馈电器并将电信号供应到馈电器。
由第一辐射器辐射的无线电波的一部分可以被第二辐射器反射，然后被辐射到天线模块的外部。
天线阵列可以包括第一天线模块和第二天线模块，并且第一天线模块可以包括通过上表面辐射无线电波的第三辐射器和形成为横向地围绕第三辐射器的上表面的第四辐射器。从第三辐射器的上表面向第二天线模块辐射的无线电波的一部分被第四辐射器阻挡。
发明的有益效果
根据本公开的实施方式，可以在下一代通信***中使用的超高频带中改善天线性能。具体地，包括多个辐射器的天线模块的结构可以增大从天线模块辐射的无线电波的有效面积，从而提高天线模块的增益值。
从以下详细描述，本公开的其它方面、优点和显著特征将对于本领域技术人员变得明显，以下详细描述结合附图公开了本公开的各种实施方式。
附图说明
从以下结合附图的描述，本公开的某些实施方式的以上和其它方面、特征和优点将更加明显，附图中：
图1是根据本公开的一实施方式的大规模多输入多输出(MIMO)环境的示意图；
图2是示出根据本公开的一实施方式的天线模块的结构的分解透视图；
图3A是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图；
图3B是示出根据本公开的一实施方式的天线模块结构中的天线模块之间的相互耦合的减少效果的视图；
图4A是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图；
图4B是示出根据本公开的一实施方式的图4A的天线模块结构中的电磁场的分布的视图；
图4C是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图；
图4D是示出根据本公开的一实施方式的图4C的天线模块结构中的电磁场的分布的视图；
图5是示出根据本公开的一实施方式的天线模块结构的侧视图；
图6是示出根据本公开的一实施方式的包括多个分隔开的第二辐射器的天线模块结构的分解透视图；
图7A、图7B、图7C、图7D和图7E是示出根据本公开的各种实施方式的天线模块结构的侧视图；
图8是示出根据本公开的一实施方式的天线阵列结构的侧视图；
图9是示出根据本公开的一实施方式的基站的天线阵列结构的俯视图；以及
图10是示出通过根据本公开的一实施方式的基站辐射的电磁场的分布的视图。
在整个附图中，应当注意，相同的附图标记用于描绘相同或相似的元件、特征和结构。
具体实施方式
以下参照附图的描述被提供来帮助全面理解如由权利要求书及其等同物限定的本公开的各种实施方式。它包括各种具体细节以帮助所述理解，但是这些将被认为仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不背离本公开的范围和精神的情况下，可以对这里描述的各种实施方式进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简洁，可以省略对公知的功能和构造的描述。
在以下描述和权利要求书中使用的术语和词语不限于书面含义，而是仅由发明人使用以使本公开能够被清楚且一致地理解。因此，对本领域技术人员应当是明显的，对本公开的各种实施方式的以下描述被提供仅用于说明的目的，而不是为了限制如由所附权利要求及其等同物限定的本公开的目的。
将理解，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文清楚地另外指示。因此，例如，对“一部件表面”的引用包括对一个或更多个这样的表面的引用。
在对实施方式的以下描述中，省略了在本领域中是公知的并且与本公开不直接相关的技术的描述。这是为了通过省略任何不必要的说明而清楚地传达本公开的主题。
由于相同的原因，附图中的一些元件被夸大、省略或示意性地示出。此外，每个元件的尺寸并不完全反映实际尺寸。在附图中，相同或相应的元件由相同的附图标记表示。
参照以下详细描述的实施方式并参照附图，本公开的优点和特征以及实现它们的方式将变得明显。然而，本公开可以以许多不同的形式来体现，并且不应被解释为限于这里阐述的实施方式。更确切地，提供这些实施方式使得本公开将是透彻且完整的，并将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。为了向本领域技术人员充分公开本公开的范围，本公开仅由权利要求的范围限定。
将理解，流程图图示的每个块以及流程图图示中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以被提供给通用计算机、专用计算机的处理器或其它可编程数据处理装置以产生机器，使得经由计算机的处理器或其它可编程数据处理装置执行的指令产生用于实现在一个或多个流程图块中指定的功能的机构。这些计算机程序指令还可以存储在计算机可用或计算机可读的存储器中，该计算机可用或计算机可读的存储器可以指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可用或计算机可读的存储器中的指令产生包括指令机构的制造品，该指令机构实现在一个或多个流程图块中指定的功能。计算机程序指令也可以被加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，以使一系列操作步骤在计算机或其它可编程装置上执行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现在一个或多个流程图块中指定的功能的步骤。
此外，流程图图示的每个块可以代表代码的模块、段或部分，其包括用于实现指定的逻辑功能(们)的一个或更多个可执行指令。还应注意，在一些可选的实现方式中，在所述块中指出的功能可以不按顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，相继示出的两个块可以实际上被基本上同时执行，或者这些块可以有时按相反的顺序执行。
如这里所用的，术语“单元”是指执行某些任务的软件或硬件组件或器件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)。单元可以配置为位于可寻址存储介质上并配置为在一个或更多个处理器上运行。因此，举例来说，模块或单元可以包括组件(诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件)、进程、功能、属性、过程、子例程、程序代码段、驱动器、固件、微代码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。在组件和单元中提供的功能可以被结合成更少的组件和单元，或进一步分离为额外的组件和模块。此外，组件和单元可以被实现为操作器件或安全多媒体卡中的一个或更多个中央处理单元(CPU)。在实施方式中，某个单元可以包括一个或更多个处理器。
本公开提供能够改善下一代移动通信***中的天线模块的性能的天线模块结构。具体地，本公开在第一实施方式中提供包括电介质和用于支撑该电介质的支撑件的天线模块，在第二实施方式中还提供使用金属结构的天线模块。在下文，将详细描述根据第一实施方式和第二实施方式的天线模块的结构。
图1是示出根据本公开的一实施方式的大规模多输入多输出(MIMO)环境的示意图。
参照图1，在大规模多输入多输出(MIMO)环境中，单个基站100可以包括多个天线阵列并与多个终端111、112、113、114和115进行通信。
另外，在下一代通信***中，如上所述，波束成形技术被应用以减少超高频带中的无线电波的传播损耗。因此，为了设置在基站中的每个天线阵列的顺利的波束成形，天线阵列之间的间隔被减小，从而确保每个天线阵列的波束宽度。
然而，在减小基站100的天线阵列之间的间隔从而确保天线阵列的波束宽度的情况下，可能发生天线阵列之间的干扰，这可能降低天线阵列的性能。
因此，在采用波束成形技术的下一代通信***中，期望用于解决上述问题的天线模块的改进结构。
图2是示出根据本公开的一实施方式的天线模块的结构的分解透视图。
参照图2，天线模块200可以包括第一辐射器240、第二辐射器250、电介质230、馈电器220和印刷电路板(PCB)210。第一辐射器240通过其上表面辐射无线电波。第二辐射器250形成为横向地围绕第一辐射器240。电介质230具有设置在第一辐射器240的下表面之下的上表面，并形成为将第一辐射器240和第二辐射器250固定为彼此间隔开预定的第一长度。馈电器220具有设置在电介质230的下表面之下的上表面，并通过电介质230将电信号传送到第一辐射器240或第二辐射器250。PCB 210通过其导电图案电连接到馈电器220，并将电信号供应到馈电器220。
根据一实施方式，第一辐射器240可以是贴片型天线。第一辐射器240可以通过电介质230从馈电器220接收电信号，并向外辐射特定频率的无线电波。
根据一实施方式，第一辐射器240的下表面和馈电器220的上表面可以通过电介质230而间隔开预定长度。也就是，第一辐射器240和馈电器220彼此不直接连接，而是电介质230插置在第一辐射器240与馈电器220之间。因此，在天线模块中形成间隙耦合结构。
根据一实施方式，间隙耦合结构具有在第一辐射器240与馈电器220之间设置电容器或电感器的效果。因此，可以改善通过第一辐射器240辐射的无线电波的带宽。馈电器220与第一辐射器240之间的距离可以基于通过第一辐射器240辐射的无线电波的频率特性来确定。
根据一实施方式，第二辐射器250由具有预定高度、横向地围绕第一辐射器240的阻挡物形状形成。第二辐射器250能够增大天线模块的无线电波辐射的有效面积，从而提高天线模块的增益值。
根据一实施方式，贴片形状的第一辐射器240可以在天线模块200的水平方向上延伸，而阻挡物形状的第二辐射器250可以在天线模块200的竖直方向上延伸。也就是，水平延伸的第一辐射器和竖直延伸的第二辐射器的组合能够提高天线模块的无线电波辐射的有效面积。
图3A是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图。
参照图3A，在俯视图中，第一辐射器340可以是贴片型矩形天线。此外，第二辐射器350可以是横向地围绕第一辐射器340同时与第一辐射器340间隔开的闭环阻挡物。
根据一实施方式，馈电器可以包括第一馈电器321和第二馈电器322。第一馈电器321将与水平极化相关的电信号供应到设置在电介质330的上表面上的第一辐射器340，第二馈电器322将与竖直极化相关的电信号供应到第一辐射器340。
根据一实施方式，在电介质330的下表面上，第一馈电器321的延长线和第二馈电器322的延长线可以彼此垂直。第一馈电器321和第二馈电器322的这种垂直布置改善水平极化与竖直极化之间的隔离。
根据一实施方式，天线模块300可以包括支撑件323和324，支撑件323和324由金属性材料形成并设置在电介质330的下表面之下，使得PCB 310的上表面与电介质330的下表面间隔开预定长度。
根据一实施方式，支撑件323和324可以具有与第一馈电器321和第二馈电器322相同的形状或不同的形状。然而，即使在支撑件323和324在形状上不同于第一馈电器321和第二馈电器322的情况下，支撑件323和324也可以具有与第一馈电器321和第二馈电器322的高度相同的高度，以便允许电介质330与PCB 310平行。
根据一实施方式，第一支撑件323和第二支撑件324可以改变由在第一馈电器321和第二馈电器322的每个中流动的电信号产生的电场的分布。也就是，第一支撑件323和第二支撑件324的金属性材料可以导致天线模块300的隔离性能的改善。
根据一实施方式，天线模块300的隔离性能的这种改善的程度可以根据第一支撑件323和第二支撑件324与电介质330的下表面接触的区域的尺寸来确定。
另外，与上述实施方式相反，在可选的实施方式中，第一馈电器321可以供应与竖直极化相关的电信号，第二馈电器322可以供应与水平极化相关的电信号。
图3B是示出根据本公开的一实施方式的天线模块结构中的天线模块之间的相互耦合的减少效果的视图。
具体地，图3B示出图3A所示的天线模块结构的电磁场分布。
参照图3B，由第一辐射器的无线电波辐射产生的电磁场分布靠近包括第一辐射器的天线模块形成。因此，可以减少由于天线阵列之间的相互耦合导致的天线性能下降。
也就是，根据本公开，第二辐射器能够阻挡通过天线模块中包括的第一辐射器辐射的无线电波当中的朝向相邻天线模块辐射的无线电波。因此，天线模块的电磁场分布可以如图3B所示地展现。根据一实施方式，天线模块中包括的第二辐射器350可以设置在天线模块内部的电磁场的峰值位置。这可以减少空气中的相互耦合现象。根据一实施方式，在图3A中，第二辐射器350的对角线长度(d)可以基于通过第一辐射器340辐射的无线电波的波长(λ)来确定(例如，d＝λ/2)。
图4A是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图。
参照图4A，天线模块的第二辐射器可以具有各种形状。例如，图4A所示的第二辐射器450的形状不同于图3A所示的第二辐射器350的形状。具体地，图3A所示的第二辐射器350形成为类似于第一辐射器340的向外形式(即矩形)的矩形形状，而图4A所示的第二辐射器450形成为具有通过圆化工艺获得的圆形拐角的类矩形形状。第二辐射器450的这样的圆形拐角能够减少通过天线模块辐射的无线电波影响相邻天线模块的相互耦合现象。
除了第二辐射器450的形状以外，图4A所示的天线模块400的结构(即PCB 410、馈电器421和422、支撑件423和424、电介质430以及第一辐射器440)可以与图3A所示的天线模块结构相同或相似。
图4B是示出根据本公开的一实施方式的图4A的天线模块结构中的电磁场的分布的视图。
与图3B所示的电磁场分布相比，图4B所示的电磁场分布示出，当第二辐射器具有圆形拐角时，减少天线模块之间的相互耦合现象的效果更大。也就是，通过图4A的结构，能够改善天线阵列之间的隔离。
图4C是示出根据本公开的一实施方式的假设透视的天线模块结构的俯视图。
参照图4C，图4C所示的第二辐射器450的形状不同于图3A所示的第二辐射器350的形状。具体地，图3A所示的第二辐射器350形成为类似于第一辐射器340的向外形式(即矩形)的矩形形状，而图4C所示的第二辐射器450形成为八边形形状。第二辐射器450的八边形形状能够减少通过天线模块辐射的无线电波影响相邻天线模块的相互耦合现象。
除了第二辐射器450的形状以外，图4C所示的天线模块400的结构(即PCB 410、馈电器421和422、支撑件423和424、电介质430以及第一辐射器440)可以与图3A所示的天线模块结构相同或相似。
图4D是示出根据本公开的一实施方式的图4C的天线模块结构中的电磁场的分布的视图。
参照图4D，与图3B所示的电磁场分布相比，图4D所示的电磁场分布示出，当第二辐射器形成为八边形形状时，减少天线模块之间的相互耦合现象的效果更大。也就是，通过图4C的结构，能够改善天线阵列之间的隔离。
图5是示出根据本公开的一实施方式的天线模块结构的侧视图。
参照图5，天线模块500被示出为其中第二辐射器550的上表面的高度可以大于第一辐射器540的上表面的高度。由于这样的高度差，通过第一辐射器540辐射的无线电波不能穿过第二辐射器550。这可以防止天线模块之间的相互耦合现象。
根据一实施方式，第一辐射器540与第二辐射器550之间的高度差可以基于通过第一辐射器540辐射的无线电波的频率特性来确定。例如，第一辐射器540与第二辐射器550之间的高度差h可以满足以下公式1。
Figure BDA0002842810000000121
(h：第一辐射器与第二辐射器之间的高度差，λ：通过第一辐射器辐射的无线电波的波长)
根据一实施方式，基于第一辐射器540与第二辐射器550之间的横向距离，可以确定在第二辐射器550处形成反射波的效率或在天线模块之间的相互耦合值。
此外，PCB 510、馈电器521和522以及电介质530与上述天线模块结构中的PCB、馈电器和电介质相同或相似，从而将省略其重复描述。
图6是示出根据本公开的一实施方式的包括多个分隔开的第二辐射器的天线模块结构的分解透视图。
参照图6，天线模块600被示出为其中第二辐射器651、652、653和654可以彼此分隔开并沿着第一辐射器640的外周边设置。例如，当第一辐射器640具有如所示的矩形形状时，四个分隔开的第二辐射器651、652、653和654可以设置为分别对应于矩形第一辐射器640的四侧。
根据一实施方式，分隔开的第二辐射器中的每个可以包括与第一辐射器640的上表面平行地设置的第一段以及从第一段的内端朝向PCB 610延伸的第二段。第二段可以与电介质630结合。
根据一实施方式，天线模块600的电感或电容特性可以基于第一段的上表面的面积来确定。因此，第一段的上表面可以起到向天线模块600添加电容分量的作用，从而扩展天线模块600的频率带宽。
根据一实施方式，第一段的上表面的高度可以大于第一辐射器640的上表面的高度。这可以阻挡通过第一辐射器640辐射的无线电波穿过第二辐射器651、652、653和654，因此防止对相邻天线模块的相互耦合作用。
除了第二辐射器450以外，PCB 610、馈电器620、电介质630和第一辐射器640与上述天线模块结构的那些相同或相似，从而将省略其重复描述。
图7A至图7E是示出根据本公开的各种实施方式的天线模块结构的侧视图。
图7A示出天线模块700，其中第二辐射器750的上表面的高度大于第一辐射器740的上表面的高度。在这种情况下，如所示的，第二辐射器750可以沿着电介质730的外周边朝向第一辐射器740延伸。馈电器720可以设置在电介质730之下并经由电介质730将来自PCB710的电信号供应到第一辐射器740。此外，由第一辐射器740发射的无线电波的一部分可以被第二辐射器750反射，然后被辐射到天线模块700的外部。这可以提高天线模块700的增益值。
图7B示出天线模块700，其中第二辐射器750的上表面的高度大于第一辐射器740的上表面的高度。馈电器720可以设置在电介质730之下并经由电介质730将来自PCB 710的电信号供应到第一辐射器740。此外，由第一辐射器740发射的无线电波的一部分可以被第二反射器750反射，然后被辐射到天线模块700的外部。这可以提高天线模块700的增益值。
图7C示出天线模块700，其中第二辐射器750的上表面的高度等于第一辐射器740的上表面的高度。在这种情况下，如所示的，第二辐射器750可以沿着电介质730的外周边朝向第一辐射器740延伸。馈电器720可以设置在电介质730之下并经由电介质730将来自PCB710的电信号供应到第一辐射器740。
图7D示出天线模块700，其中第二辐射器750的上表面的高度大于第一辐射器740的上表面的高度。在这种情况下，电介质730可以具有在第一辐射器740与第二辐射器750之间的倾斜表面。电介质730的此倾斜表面可以防止通过第一辐射器740辐射的无线电波穿过第二辐射器750，因此防止对相邻天线模块的相互耦合作用。馈电器720可以设置在电介质730之下并经由电介质730将来自PCB 710的电信号供应到第一辐射器740。
图7E示出天线模块700，其中第二辐射器750的上表面的高度等于第一辐射器740的上表面的高度。馈电器720可以设置在电介质730之下并经由电介质730将来自PCB 710的电信号供应到第一辐射器740。此外，由第一辐射器740发射的无线电波的一部分可以被第二反射器750反射，然后被辐射到天线模块700的外部。这可以提高天线模块700的增益值。
图8是示出根据本公开的一实施方式的天线阵列结构的侧视图。
参照图8，天线阵列800可以包括两个天线模块。具体地，在天线阵列800中，第一天线模块可以由第一辐射器841、第一电介质831、第二辐射器851、第一馈电器821、第一支撑件861和第二支撑件862组成，此外，第二天线模块可以由第三辐射器842、第二电介质832、第四辐射器852、第二馈电器822、第三支撑件863和第四支撑件864组成。
在第一天线模块中，第一辐射器841通过其上表面辐射无线电波，第二辐射器851形成为横向地围绕第一辐射器841。第一电介质831具有设置在第一辐射器841的下表面之下的上表面，并形成为将第一辐射器841和第二辐射器851固定为彼此间隔开预定的第一长度。第一馈电器821设置在第一电介质831之下，并通过第一电介质831将电信号传送到第一辐射器841。第一支撑件861和第二支撑件862设置在第一电介质831之下。PCB 810通过其导电图案电连接到第一馈电器821，并将电信号供应到第一馈电器821。
根据一实施方式，通过第一辐射器841辐射的无线电波的一部分可以被第二辐射器851反射。因此，天线阵列800可以通过由第二辐射器851反射的无线电波来提高其增益值。
根据一实施方式，第二辐射器851的上表面的高度可以大于第一辐射器841的上表面的高度。由于这样的高度差，通过第一辐射器841辐射的无线电波不能穿过第二辐射器851。第一天线模块的这种结构可以使由通过第二辐射器841辐射的无线电波引起的对第二天线模块的相互耦合作用最小化。
根据一实施方式，第一馈电器821可以与第一电介质831的下表面间隔开特定距离。这可以增大第一馈电器821与第一辐射器841之间的电容分量，从而改善天线阵列800的频率带宽。
图9是示出根据本公开的一实施方式的基站的俯视图。
参照图9，基站900可以包括多个天线阵列910、920等。尽管图9仅示出被包括在基站中的16个天线阵列作为示例，但是被包括在基站中的天线阵列的数量可以改变。例如，在大规模MIMO通信环境中，16个或更多个天线阵列可以被包括在基站中。
根据一实施方式，第一天线阵列910可以包括第一天线模块911和第二天线模块912。第一天线模块911和第二天线模块912中的每个包括：第一辐射器，通过其上表面辐射无线电波；第二辐射器，形成为横向地围绕第一辐射器；电介质，具有设置在第一辐射器的下表面之下的上表面，该电介质形成为将第一辐射器和第二辐射器固定为彼此间隔开预定的第一长度；馈电器，具有设置在电介质的下表面之下的上表面，该馈电器通过电介质将电信号传送到第一辐射器或第二辐射器；以及PCB，通过其导电图案电连接到馈电器并将电信号供应到馈电器。
根据一实施方式，从第一辐射器向第二天线模块912或第二天线阵列920辐射的无线电波的一部分可以被形成在第一天线模块911中的第二辐射器阻挡。也就是，每个天线模块中包括的第二辐射器阻挡从第一辐射器辐射的无线电波的一部分，从而能够使天线模块之间或天线阵列之间的相互耦合现象最小化。因此，与相关技术的结构相比，包括第二辐射器的天线模块结构允许天线模块之间的距离减小。这对于更小的基站和下一代移动通信***的波束成形操作是有利的。
根据一实施方式，通过第一天线模块911中包括的第一辐射器辐射的无线电波的一部分可以被第二辐射器反射，并被辐射到天线模块911的外部。因此，第一天线模块911的辐射有效面积可以比在仅通过第一辐射器辐射无线电波的情况下的辐射有效面积更宽，因此能够提高第一天线模块911的增益值。
构成第二天线阵列920的第三天线模块913和第四天线模块914的操作与第一天线模块911和第二天线模块912的操作相同或相似。
图10是示出通过根据本公开的一实施方式的基站辐射的电磁场的分布的视图。
在构成基站的天线阵列的天线模块之间可能发生相互耦合现象。因此，通过每个天线模块辐射的无线电波可能对相邻天线模块造成干扰。
参照图10，由相关技术的基站中包括的每个天线模块产生的电磁场影响相邻天线模块的电磁场。
相比之下，根据本公开，构成基站的天线阵列的每个天线模块包括反射器，该反射器用于防止通过每个天线模块辐射的无线电波传播到相邻天线模块。结果，如图10所示，能够改善天线模块之间的隔离。
具体地，如图10所示，由根据本公开的每个天线模块产生的电磁场不影响相邻天线模块的电磁场。此外，通过每个天线模块辐射的无线电波的电磁场在强度上大于相关技术的天线模块辐射的无线电波的电磁场。
因此，根据本公开，即使在基站中天线模块之间的距离是不足的，天线模块之间的相互耦合现象也能够通过设置在天线模块中的反射器来减少。
如上所述，在根据本公开的天线模块结构中，围绕第一辐射器的第二辐射器反射通过第一辐射器辐射的无线电波的一部分。因此，这种天线模块结构能够提高天线模块的增益值。
此外，第二辐射器阻挡从第一辐射器向相邻天线模块辐射的无线电波的一部分。因此，这种天线模块结构能够使由天线模块之间的无线电波泄漏引起的相互耦合现象最小化。
此外，仅布置第二辐射器就能够改善构成基站的天线模块之间的隔离性能，还能够减小天线模块之间的距离。这对于更小的基站和下一代移动通信***的波束成形操作是有利的。
尽管已经参照本公开的各种实施方式示出和描述了本公开，但是本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (15)

1.一种无线通信***的天线模块，所述天线模块包括：
第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；
第二辐射器，围绕所述第一辐射器的外周边形成；
电介质，具有设置在所述第一辐射器的下表面之下的上表面，所述电介质形成为将所述第一辐射器和所述第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；
馈电器，具有设置在所述电介质的下表面之下的上表面，所述馈电器通过所述电介质将电信号耦合到所述第一辐射器或所述第二辐射器中的至少一个；以及
印刷电路板(PCB)，通过导电图案电连接到所述馈电器，并将所述电信号供应到所述馈电器。
2.根据权利要求1所述的天线模块，
其中所述第一辐射器的所述下表面和所述馈电器的所述上表面通过所述电介质基于预定的第二长度分隔开，
其中所述预定的第二长度基于由所述第一辐射器辐射的无线电波的频率特性来确定，以及
其中所述第二辐射器由具有预定高度的阻挡物形成，该阻挡物横向地围绕所述第一辐射器。
3.根据权利要求1所述的天线模块，
其中所述第二辐射器的上表面的高度大于所述第一辐射器的上表面的高度，以及
其中所述第一辐射器与所述第二辐射器之间的高度差基于由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的频率特性来确定。
4.根据权利要求1所述的天线模块，
其中从所述第二辐射器划分的多个子第二辐射器沿着所述第一辐射器的所述外周边设置，以及
其中每个所述子第二辐射器包括与所述第一辐射器的所述上表面平行地设置的第一段以及从所述第一段的一端朝向所述PCB延伸的第二段。
5.根据权利要求4所述的天线模块，
其中所述第一段的上表面的面积基于由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的频率特性来确定，以及
其中所述第一段的上表面的高度大于所述第一辐射器的所述上表面的高度。
6.根据权利要求1所述的天线模块，还包括：
支撑件，由金属性材料形成并设置在所述电介质的所述下表面之下，使得所述PCB的上表面基于预定的第三长度与所述电介质的所述下表面分隔开。
7.一种基站，包括：
至少一个天线模块，该至少一个天线模块包括
第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；
第二辐射器，围绕所述第一辐射器的外周边形成；
电介质，具有设置在所述第一辐射器的下表面之下的上表面，所述电介质形成为将所述第一辐射器和所述第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；
馈电器，具有设置在所述电介质的下表面之下的上表面，所述馈电器通过所述电介质将电信号耦合到所述第一辐射器或所述第二辐射器中的至少一个；以及
印刷电路板(PCB)，通过导电图案电连接到所述馈电器，并将所述电信号供应到所述馈电器。
8.根据权利要求7所述的基站，
其中所述第一辐射器的所述下表面和所述馈电器的所述上表面通过所述电介质基于预定的第二长度分隔开，
其中所述预定的第二长度基于由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的频率特性来确定，以及
其中所述第二辐射器由具有预定高度的阻挡物形成，该阻挡物横向地围绕所述第一辐射器。
9.根据权利要求7所述的基站，
其中所述第二辐射器的上表面的高度大于所述第一辐射器的上表面的高度，
其中所述第一辐射器与所述第二辐射器之间的高度差基于由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的频率特性来确定，以及
其中从所述第二辐射器划分的多个子第二辐射器沿着所述第一辐射器的所述外周边设置。
10.根据权利要求9所述的基站，其中每个所述子第二辐射器包括与所述第一辐射器的所述上表面平行地设置的第一段以及从所述第一段的一端朝向所述PCB延伸的第二段。
11.根据权利要求10所述的基站，
其中所述第一段的上表面的面积基于由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的频率特性来确定，以及
其中所述第一段的上表面的高度大于所述第一辐射器的所述上表面的高度。
12.根据权利要求7所述的基站，其中所述至少一个天线模块还包括：
支撑件，由金属性材料形成并设置在所述电介质的所述下表面之下，使得所述PCB的上表面基于预定的第三长度与所述电介质的所述下表面分隔开。
13.一种基站，包括：
多个天线阵列，
其中所述多个天线阵列中的每个包括至少一个天线模块，以及
其中所述至少一个天线模块中的每个包括：
第一辐射器，通过上表面辐射无线电波；
第二辐射器，围绕所述第一辐射器的外周边形成；
电介质，具有设置在所述第一辐射器的下表面之下的上表面，所述电介质形成为将所述第一辐射器和所述第二辐射器固定为基于预定的第一长度彼此分隔开；
馈电器，具有设置在所述电介质的下表面之下的上表面，所述馈电器通过所述电介质将电信号耦合到所述第一辐射器或所述第二辐射器中的至少一个；以及
印刷电路板(PCB)，通过导电图案电连接到所述馈电器并将所述电信号供应到所述馈电器。
14.根据权利要求13所述的基站，其中由所述第一辐射器辐射的所述无线电波的一部分被所述第二辐射器反射，然后被辐射到所述天线模块的外部。
15.根据权利要求13所述的基站，
其中所述天线阵列包括第一天线模块和第二天线模块，
其中所述第一天线模块包括：
第三辐射器，通过上表面辐射无线电波；和
第四辐射器，形成为横向地围绕所述第三辐射器的所述上表面，以及
其中从所述第三辐射器的所述上表面向所述第二天线模块辐射的所述无线电波的一部分被所述第四辐射器阻挡。
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