CN116111343A - 馈电网络、天线装置及通信设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种馈电网络、天线装置及通信设备,通过将主体部设置为具有第一导电件和第二导电件,另外,通过设置两个分支部,并将第一分支部的一端与第一导电件电连接,将第二分支部的一端与第二导电件电连接,这样,当将辐射单元中同一极化方向的两个辐射部分分别与第一分支部和第二分支部电连接时,该馈电网络的传输结构可向辐射单元的两个辐射部分分别馈入两个射频信号例如等幅反向的两个射频信号,相比于相关技术中的馈电网络,本申请实施例的馈电网络线路简单,从而减小了馈电网络对信号的损耗量,也减小了馈电网络的尺寸,从而缩小了馈电网络在天线装置中的占用空间,为阵列天线的设置提供了合适的空间。
Description
技术领域
本申请实施例涉及天线技术领域,特别涉及一种馈电网络、天线装置及通信设备。
背景技术
随着第五代(5th Generation,简称5G)技术的广泛应用及发展,基站天线向多频段、多阵列发展,天线的集成度越来越高。通常,基站阵列天线包括多个辐射单元和多个馈电网络,每个辐射单元与各自对应的馈电网络电连接,以使辐射单元通过各自的馈电网络接收或者发送射频信号。
相关技术中,天线的馈电网络包括传输结构,传输结构的一端与射频信号端口电连接,传输结构的另一端分成两个支路,其中一个支路直接与辐射单元的其中一个部分例如一个振子臂电连接,以向该振子臂传输相位为0°的射频信号,另一个支路与一耦合件进行反向耦合,使得支路与耦合件共同形成的交趾线的相位为180°,且该交趾线与辐射单元的其中一个部分例如另一振子臂电连接,以向该振子臂传输相位为180°的射频信号,从而使得馈电网络向辐射单元的两个振子臂馈入等幅反向的射频信号。
然而,上述天线中,馈电网络的传输结构的线路复杂,导致信号损耗较大,另外,该馈电网络中传输结构的尺寸较大,从而增大了馈电网络在天线中的占用空间。
发明内容
本申请实施例提供了一种馈电网络、天线装置及通信设备,该馈电网络能够与辐射单元之间传输等幅反向的射频信号,且线路简单,从而减小了馈电网络的信号损耗以及空间尺寸。
第一方面,本申请实施例提供了一种馈电网络,包括传输结构,该传输结构包括主体部和两个分支部,主体部具有相对设置的第一导电件和第二导电件,且第一导电件与第二导电件之间存在间距。两个分支部包括第一分支部和第二分支部,第一分支部的一端与第一导电件的一端电连接,第一分支部的另一端与天线装置中辐射单元的第一辐射部分电连接,用于向第一辐射部分馈入射频信号,第二分支部的一端与第二导电件电连接,第二分支部的另一端与辐射单元的第二辐射部分电连接,用于向第二辐射部分馈入射频信号,且第一辐射部分和第二辐射部分分别为辐射单元中同一个极化方向的两个辐射部分。
本申请实施例通过将主体部设置为具有第一导电件和第二导电件,另外,通过设置两个分支部,并将第一分支部的一端与第一导电件电连接,将第二分支部的一端与第二导电件电连接,这样,当将辐射单元上同一极化方向的两个辐射部分分别与第一分支部和第二分支部电连接时,该传输结构可通过第一分支部和第二分支部向辐射单元的两个辐射部分分别馈入射频信号,例如当第一导电件和第二导电件分别传输等幅反向的射频信号,传输结构可通过第一分支部和第二分支部向两个辐射部分分别馈入等幅反向的射频信号,一方面,该馈电网络的设置保证了辐射单元的辐射性能,另一方面,相比于相关技术中的馈电网络,本申请实施例的馈电网络线路简单,从而减小了馈电网络对信号的损耗量,也减小了馈电网络的尺寸,从而缩小了馈电网络在天线装置中的占用空间,为阵列天线的设置提供了合适的空间。另外,本申请实施例馈电网络也便于制作,从而提高了馈电网络的制作效率。
在一种可行的实现方式中,主体部包括微带线,第一导电件为微带线的内导体,第二导电件为微带线的外导体。
本申请实施例通过将主体部设置为微带线结构,合理利用了微带线结构中内导体和外导体的等幅反向特性,使得第一分支部和第二分支部的一端分别与内导体和外导体电连接,以在第一分支部和第二分支部的另一端与辐射单元电连接时,能够为该辐射单元的其中两个部分馈入等幅反向的射频信号。另外,通过将主体部设置为微带线结构,也简化了主体部的结构,从而简化了主体部与两个分支部的连接结构,提高了整个馈电网络的制作效率。
在一种可行的实现方式中,馈电网络还包括基板,基板包括相背设置的第一表面和第二表面,第一导电件位于第一表面,第二导电件位于第二表面,第一分支部和第二分支部的一部分位于第一表面,第一分支部和第二分支部的另一部分位于第二表面。
通过将基板作为微带线结构的中间介质层,使得第一导电件和第二导电件稳定地设置在基板的两侧表面,提高了主体部的结构稳定性。另外,通过将第一分支部和第二分支部的一部分也设置在第一表面,另一部分设置在第二表面,以合理利用基板的两个表面的空间,避免第一分支部和第二分支部集中在其中一个表面上,而对其中一个表面上的其他元器件或者电路走线造成干涉的情况发生。
在一种可行的实现方式中,第一分支部包括第一部分和第二部分,第一部分的一端与第一导电件电连接,第一部分的另一端与第二部分电连接,第二部分的另一端与第一辐射部分电连接。其中,第一部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影重叠,第二部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影错开设置。
通过将第一部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影重叠,即第一分支部的第一部分在第二表面的投影区域位于第二导电件内部,使得该第一分支部的第一部分与第二导电件形成部分微带线结构,以提高第一分支部的阻抗匹配效果。
在一种可行的实现方式中,第二分支部包括第三部分和第四部分,第三部分与第二导电件电连接,第四部分的一端与第三部分电连接,第四部分的另一端与第二辐射部分电连接。其中,第三部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影重叠,第四部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影错开设置。
通过将第三部分与第二导电件在垂直于基板的方向上的投影重叠,即第三部分在第二表面的投影区域位于第二导电件内部,使得第二分支部的第三部分与第二导电件形成微带线结构,以提高第二分支部的阻抗匹配效果。
在一种可行的实现方式中,传输结构还包括两个电连接件,两个电连接件与两个分支部对应设置,每个电连接件与对应的分支部背离主体部的一端电连接,辐射单元中的对应部分与对应的电连接件电连接。另外,每个电连接件沿垂直于分支部的延伸方向的尺寸大于分支部的宽度。
本申请实施例通过在每个分支部的一端电连接一电连接件,且将该电连接件沿垂直于分支部的延伸方向的尺寸设置为大于分支部的宽度,这样,可增大传输结构与辐射单元之间的电连接面积,从而保证馈电网络的传输结构与辐射单元之间的电连接可靠性。
在一种可行的实现方式中,每个电连接件包括沿垂直于基板的方向相对设置的两个子电连接件,其中一个子电连接件设置在基板的第一表面,另一个子电连接件设置在基板的第二表面,两个子电连接件之间电连接,辐射单元与对应的电连接件中的任意一个子电连接件电连接,以提高辐射单元与电连接件之间的连接方式的灵活性,例如,辐射单元可与第一表面的子电连接件连接,也可穿过该电连接件,并与第二表面的子电连接件连接,这样,当辐射单元的辐射***于第一表面时,辐射单元的馈电件可穿过电连接件,并焊接在第二表面的子电连接件上,以避免辐射体对焊接工序造成空间上的干涉而影响焊接效率。
在一种可行的实现方式中,馈电网络包括两个传输结构,两个传输结构包括第一传输结构和第二传输结构;
第一传输结构包括第一电连接件和第三电连接件,第一电连接件与第一传输结构的第一分支部电连接,第三电连接件与第一传输结构的第二分支部电连接,使得第一传输结构可通过第一电连接件和第三电连接件向辐射单元的其中一对对称的部分传输等幅反向的第一射频信号,第二传输结构包括第二电连接件和第四电连接件,第二电连接件与第二传输结构的第一分支部电连接,第四电连接件与第二传输结构的第二分支部电连接件,使得第二传输结构可通过第二电连接件和第四电连接件向辐射单元的另一对对称的部分传输等幅反向的第二射频信号,可以理解,第一传输结构传输的第一射频信号和第二传输结构传输的第二射频信号的极化方向可以不同,实现馈电网络向辐射单元的双极化馈电。
其中,第一电连接件、第二电连接件、第三电连接件及第四电连接件呈环形依次排列,以保证各个电连接件与辐射单元的对应部分在垂直于基板方向上对应,从而简化辐射单元与各个电连接件之间的电连接路径,从而简化了辐射单元与各个电连接件之间的连接线路,提高了天线装置的制作效率。
在一种可行的实现方式中,第二分支部和第一分支部的第一部分均位于基板的第一表面,使得第二分支部、第一分支部的第一部分及第一导电件均设置在基板的第一表面,这样可简化第二分支部和第一分支部的第一部分在基板上的设置工序,即可将第二分支部和第一分支部的第一部分与第一导电件一并印刷在基板的第一表面。第一分支部中第二部分的至少部分位于基板的第二表面,以节约第一表面的部分空间,为电连接件例如第一表面的子电连接件提供合适的设置空间。
在一种可行的实现方式中,第一分支部的第二部分包括第一延伸部和第一弯折部,其中,第一延伸部的一端与第一部分电连接,第一延伸部的另一端与第一弯折部的一端电连接,第二弯折部的另一端与第一辐射部分电连接。
本申请实施例通过将第一分支部的一部分设置为弯折部,以延长第一分支部的延伸长度。因第一分支部与辐射单元电连接,在实际应用中,该第一分支部可看做是辐射单元的延伸部分,通过延伸第一分支部的长度,以增大辐射单元的面积,从而可增大辐射单元的辐射带宽,例如可将辐射单元的低频点往低频移动。
在一种可行的实现方式中,第一弯折部的至少部分与第二分支部的至少部分位于馈电网络的第三电连接件与第二电连接件之间,第一弯折部的至少部分位于第二表面,以确保第一弯折部和第二分支部的部分均可集中在第三电连接件与第二电连接件之间,从而为基板上其他元器件的设置提供了合适的设置空间。
在一种可行的实现方式中,第二分支部的第四部分包括第二延伸部和第二弯折部,第二延伸部的第一端与第二分支部的第三部分连接,第二延伸部的第二端与第二弯折部连接,第二弯折部的另一端与第二辐射部分电连接。
本申请实施例将第二分支部的一部分设置为弯折部,以延长第二分支部的延伸长度。因第二分支部与辐射单元电连接,在实际应用中,该第二分支部可看做是辐射单元的延伸部分,通过延伸第二分支部的长度,以增大辐射单元的面积,从而可增大辐射单元的辐射带宽,例如可将辐射单元的低频点往低频移动。
在一种可行的实现方式中,第二弯折部与第一弯折部在垂直于基板的方向上具有重叠区域,且重叠区域位于馈电网络的第二电连接件与第三电连接件之间,或者,重叠区域位于馈电网络的第一电连接件与第四点连接件之间,保证了第二弯折部位于第一表面的相邻子电连接件之间,也保证了第一弯折部位于第二表面的相邻子电连接件之间,从而使得第二弯折部与第一弯折部均集中在相邻两个电连接件之间,从而节约了基板上的其他空间,以便于其他元器件或者线路的布局。
第二方面,本申请实施例还提供了一种天线装置,包括辐射单元和如上所述的馈电网络;
辐射单元与馈电网络的传输结构电连接。
本申请实施例通过在天线装置中设置上述馈电网络,一方面,该馈电网络的设置保证了天线装置的辐射性能,另一方面,相比于相关技术中的馈电网络,本申请实施例的馈电网络线路简单,从而减小了馈电网络对信号的损耗量,也减小了馈电网络的尺寸,从而缩小了馈电网络在天线装置中的占用空间,为天线装置设置为阵列天线提供了合适的空间,即在提高天线装置的集成度的基础上,确保了天线装置的小型化。另外,也简化了天线装置中馈电网络的结构,从而提高了天线装置的制作效率。
在一种可行的实现方式中,天线装置还包括反射板,馈电网络和辐射单元均位于反射板的同一侧,反射板上具有贯穿孔,馈电网络中分支部和电连接件的至少部分在反射板上的正投影区域位于贯穿孔内。
通过在反射板对应分支部以及电连接件的部分开设贯穿孔,以避免分支部和电连接件的至少部分与作为参考地的反射板之间进行耦合,确保一个传输结构上的两个分支部以及对应的电连接件上的电流幅度相等。
第三方面,本申请实施例还提供了一种通信设备,包括如上所述的天线装置。
本申请实施例通过在通信设备例如基站设备中设置上述天线装置,一方面,保证了通信设备的发送及接收信号的性能,另一方面,相比于相关技术中的天线装置,本申请实施例的天线装置结构简单,便于制作,且占用空间小,这样,可在通信设备中设置阵列天线,即在保证通信设备的尺寸在合适范围内的基础上,提高通信设备的集成度。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的天线装置的结构示意图;
图2是图1中馈电网络与辐射单元的其中一种结构示意图;
图3是图1中馈电网络与辐射单元的另一种结构示意图;
图4是图1中馈电网络与辐射单元的再一种结构示意图;
图5是相关技术中馈电网络与辐射单元的结构示意图;
图6是图2中馈电网络的结构示意图;
图7是图6中传输结构的其中一个视角的结构示意图;
图8是图6中传输结构的另一视角的结构示意图;
图9是图6中基板的第一表面的结构示意图;
图10是图6中基板的第二表面的结构示意图;
图11是本申请一实施例提供的天线装置的另一视角的结构示意图;
图12是图11中I处的局部放大图;
图13是本申请一实施例提供的天线装置的天线方向图的仿真结果图。
附图标记说明:
10-辐射单元;20、20a-馈电网络;30-反射板;
11-辐射体;12-馈电件;201、211-主体部;202-第一支路;203-第二支路;204-耦合件;21-传输结构;22-基板;31-贯穿孔;
111-第一振子臂;112-第二振子臂;113-第三振子臂;114-第四振子臂;111a-第一区域;112a-第二区域;113a-第三区域;114a-第四区域;111b-第一单极子;112b-第二单极子;113b-第三单极子;114b-第四单极子;203a-第一枝节;203b-第一连接部;204a-第二枝节;204b-第二连接部;
21a-第一传输结构;21b-第二传输结构;212-分支部;213-电连接件;214-金属过孔;221-第一表面;222-第二表面;
211a-第一导电件;211b-第二导电件;212a-第一分支部;212b-第二分支部;213a-子电连接件;2131-第一电连接件;2132-第二电连接件;2133-第三电连接件;2134-第四电连接件;
2121-第一部分;2122-第二部分;2123-第三部分;2124-第四部分;
2125-第一延伸部;2126-第一弯折部;2127-第二延伸部;2128-第二弯折部;
2129-第五部分;2130-第六部分。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
本申请实施例提供一种通信设备,该通信设备可以是通信基站例如公用移动通信基站。该通信设备例如通信基站是移动设备接入互联网的接口设备,也是无线电台站的一种形式。在一定的无线电覆盖区中,通过该通信基站即移动通信交换中心,与移动设备之间进行信息传递的无线电收发信电台。
以通信基站为例,该通信基站与移动设备之间进行信息传递的主要元器件是天线***。一般地,该天线***包括天线装置、固定支架、抱杆及接地装置等,其中,天线装置通过固定支架固定在抱杆上。实际应用中,可通过调节固定支架的位置和角度,以调节天线装置在抱杆上的位置与安装角度。
另外,天线装置的一端还可通过连接件与接地装置连接,以确保天线装置接地。其中,连接件与天线装置连接的一端、以及连接件与接地装置连接的一端均设置有接头密封件,以保证连接件的两端分别天线装置和接地装置的连接密封性。可以理解,该接头密封件可以是绝缘密封胶带例如聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,简称PVC)绝缘胶带。
具体应用时,天线***通常位于天线罩内。该天线罩是保护天线***免受外部环境影响的结构件,它在电气性能上具有良好的电磁波穿透特性,机械性能上能经受外部恶劣环境的作用。通过该天线罩对天线***进行保护,以防该天线***落灰或者遇水而损坏。
图1是本申请一实施例提供的天线装置的结构示意图,图2是图1中馈电网络与辐射单元的其中一种结构示意图。参照图1和图2所示,本申请实施例的天线装置包括辐射单元10和馈电网络20。
馈电网络20是将射频信号按照一定的幅度、相位馈送到辐射单元10或者将接收到的无线信号按照一定的幅度、相位发送到通信设备例如通信基站的信号处理单元。
具体地,馈电网络20的一端与辐射单元10电连接,馈电网络20的另一端与射频电路(图中未示出)电连接,使得辐射单元10与射频电路之间进行射频信号的互相传输。例如,馈电网络20的另一端与射频电路中的射频信号端口电连接。
其中,当天线装置为发送天线时,射频电路可以为天线装置提供信号源,例如,馈电网络20的另一端可以与射频电路中的射频信号端口电连接,使得射频信号端口发送射频信号,并将该射频信号以电流的形式馈入至辐射单元10中,继而该辐射单元10将该射频信号以电磁波的形式发送出去,并被移动设备中的接收天线接收。
当天线装置为接收天线时,射频电路可以接收天线装置反馈的射频信号,例如,该天线装置的辐射单元10将接收到的电磁波信号转化为电流信号,继而通过馈电网络20传输至射频电路中,继而通过信号处理单元进行后续的处理。
其中,射频电路包括射频拉远单元(Remote Radio Unit,简称RRU),即射频拉远单元射频电路的一部分,射频信号端口一般设置在该射频拉远单元中。射频电路的具体电路设置以及工作原理可直接参照现有技术的相关内容,此处不再赘述。
实际应用中,随着5G技术的广泛应用及发展,基站天线向多频段、多阵列发展,天线装置的集成度越来越高。例如,天线装置可以包括多个辐射单元10和多个馈电网络20,且馈电网络20与辐射单元10一一对应设置,使得该天线装置形成阵列天线。每个辐射单元10与各自对应的馈电网络20电连接,以使每个辐射单元10通过各自的馈电网络20与射频电路电连接,从而使得每个辐射单元10接收或者发送射频信号。
参照图1所示,天线装置还包括反射板30,馈电网络20和辐射单元10均位于反射板30的同一侧,以提高天线装置对电磁波信号的接收灵敏度,例如可以将电磁波信号通过反射而聚集在接收天线的辐射单元10上,不但大大增强了天线装置的接收或发射能力,还起到阻挡、屏蔽来自反射板30后背(反方向)的其它电波对接收信号的干扰作用。
当天线装置为阵列天线时,多个辐射单元10呈阵列间隔排布在反射板30上,也即是说,在反射板30上形成天线阵列,本申请实施例具体不对多个辐射单元10的排布方式进行限制。
参照图2所示,其中,馈电网络20包括受控的阻抗传输结构21。实际应用中,该馈电网络20还包括连接在该传输结构21上的移相器。该移相器用于实现网络覆盖的实时可变,同时调节信号相位,实现阵列天线的电下倾。另外,该馈电网络20还可以包括滤波器、合路器等用于扩展性能的模块。本申请实施例具体不对移相器、滤波器以及合路器进行描述,具体可参照现有技术的相关内容。
本申请实施例的天线装置,可通过馈电网络20的传输结构21向辐射单元10中的其中一对辐射部分传输等幅反向的射频信号。通常,辐射单元10的其中一对辐射部分具体可以是其中一对对称的辐射部分例如两个对称的振子臂。例如,辐射单元10包括辐射体11,该辐射体11具有至少一对对称的两个辐射部分,这两个辐射部分可分别为第一辐射部分和第二辐射部分,通过将馈电网络20的传输结构21与该对称的两个部分电连接,即,通过传输结构21与第一辐射部分和第二辐射部分电连接,以向该对称的第一辐射部分和第二辐射部分馈入等幅反向的射频信号。
可以理解的是,上述一对对称的两个辐射部分例如第一辐射部分和第二辐射部分分别为辐射单元10中同一极化方向的两个辐射部分。
其中,等幅反向的射频信号是指电流幅度相等、相位相反的射频信号。可以理解,通过向辐射单元10其中一对对称的两个辐射部分分别馈入等幅反向的射频信号,以保证辐射单元10中该对称的部分阻抗匹配,从而提高该辐射单元10的辐射性能。
图3是图1中馈电网络与辐射单元的另一种结构示意图,图4是图1中馈电网络与辐射单元的再一种结构示意图。参照图1至图3所示,需要说明的是,本申请实施例的天线装置可以包括但不限于振子天线、贴片天线或者单极子天线等需要馈入等幅反向的射频信号的天线。
参照图2所示,例如,天线装置可以是振子天线,该天线装置的辐射单元10可包括四个呈环形排布的振子臂。可以理解,四个振子臂共同形成振子天线的辐射体11。
馈电网络20的传输结构21的数量为为两个,其中一个传输结构21的一端与射频信号端口电连接,该传输结构21的另一端与辐射单元10中其中一对相对的两个振子臂电连接,以使射频信号端口与辐射单元10的其中一对相对的两个振子臂之间实现射频信号的互相传输。另外一个传输结构21的一端与射频信号端口电连接,该传输结构21的另一端与另一对相对的两个振子臂电连接,以使射频信号端口与另一对相对的两个振子臂之间实现射频信号的互相传输。
可以理解,当天线装置为双极化天线时,射频电路中的射频信号端口具有两个,分别为第一射频信号端口和第二射频信号端口。其中,第一射频信号端口可通过其中一个传输结构21与辐射单元10中其中一对相对的振子臂进行电连接,这样,第一射频信号端口可通过其中一个传输结构21向其中一对相对的振子臂上馈入第一极化方向的射频信号。第二射频信号端口可通过另一个传输结构21与辐射单元10中另一对相对的振子臂进行电连接,这样,第二射频信号端口可通过另一个传输结构21向另一对相对的振子臂上馈入第二极化方向的射频信号,从而实现馈电网络20的双极化馈电,使得辐射单元10成为双极化辐射单元10。
参照图2所示,为方便描述,以下以辐射单元10具有四个振子臂为例进行说明。四个振子臂分别第一振子臂111、第二振子臂112、第三振子臂113及第四振子臂114,且第一振子臂111、第二振子臂112、第三振子臂113及第四振子臂114沿环形结构的周向依次间隔设置。
馈电网络20的传输结构21可以为两个,两个传输结构21分别为第一传输结构21a和第二传输结构21b,其中,第一传输结构21a的一端与第一射频信号端口电连接,第一传输结构21a的另一端与其中一个对角的第一振子臂111和第三振子臂113电连接,这样,可通过该第一传输结构21a向第一振子臂111和第三振子臂113传输第一极化方向的射频信号。第二传输结构21b的一端与第二射频信号端口电连接,第二传输结构21b的另一端与另一个对角的第二振子臂112和第四振子臂114电连接,这样,可通过该第二传输结构21b向第二振子臂112和第四振子臂114传输第二极化方向的射频信号。
可以理解,第一极化方向和第二极化方向不同,例如,第一极化方向可以是+45°极化方向,第二极化方向可以是-45°极化方向。
其中,一个传输结构21向其中一对对称的振子臂传输的射频信号为等幅反向的射频信号。例如,第一传输结构21a可向第一振子臂111和第三振子臂113分别传输等幅反向的射频信号,且向第一振子臂111和第三振子臂113传输的该射频信号的极化方向相同,例如该射频信号为第一极化方向的射频信号。
第二传输结构21b可向第二振子臂112和第四振子臂114分别传输等幅反向的射频信号,且向第二振子臂112和第四振子臂114传输的射频信号的极化方向相同,例如,该射频信号为第二极化方向的射频信号。
参照图3所示,本申请实施例的天线装置也可以是贴片天线,即天线装置的辐射单元10包括贴片天线的辐射体11。该辐射体11的截面形状为四边形结构。
继续参照图3,实际应用中,可以将辐射体11沿水平面(参照图3中xoy平面所示)划分四个区域。以辐射体11的截面形状为正方形为例,可沿水平对称线l1和垂直对称线l2将辐射体11划分为四个区域,四个区域绕辐射体11的中心依次为第一区域111a、第二区域112a、第三区域113a和第四区域114a。其中,第一区域111a和第三区域113a为其中一个对角线的两个区域,第二区域112a和第四区域114a为另一个对角线上的两个区域。
馈电网络20的其中一个传输结构21与辐射体11的其中一对相对的两个区域电连接,另一个传输结构21与另一对相对的两个区域电连接。例如,第一传输结构21a的一端与第一射频信号端口电连接,第一传输结构21a的另一端与第一区域111a和第三区域113a电连接,这样,可通过第一传输结构21a向该第一区域111a和第三区域113a分别传输等幅反向的射频信号,且该射频信号可以是第一极化方向的射频信号。
第二传输结构21b的第一端与第二射频信号端口电连接,第二传输结构21b的另一端与第二区域112a和第四区域114a电连接,这样,可通过第二传输结构21b向第二区域112a和第四区域114a分别传输等幅反向的射频信号,且该射频信号可以是第二极化方向的射频信号。
参照图4所示,天线装置可以是单极子天线,例如,辐射单元10包括呈环形排布的四个单极子。
馈电网络20的其中一个传输结构21与其中一对相对的两个单极子电连接,另一个传输结构21与另一对相对的两个单极子电连接。
为了方便描述,四个单极子沿周向依次为第一单极子111b、第二单极子112b、第三单极子113b及第四单极子114b。其中,其中一个传输结构21例如第一传输结构21a可以与其中一个对角的第一单极子111b和第三单极子113b电连接,以向该第一单极子111b和第三单极子113b分别传输等幅反向的射频信号。另一个传输结构21例如第二传输结构21b可以与另一个对角的第三单极子113b和第四单极子114b电连接,以向第二单极子112b和第四单极子114b分别传输等幅反向的射频信号。
图5是相关技术中馈电网络的结构示意图,参照图5所示,相关技术中,馈电网络20a的传输结构包括主体部201和位于主体部201一端的两个支路,该主体部201的另一端用于与射频电路中射频信号端口电连接。两个支路中,其中一个支路直接与辐射单元10的其中一个部分例如第一振子臂111电连接,以向该部分传输相位为0°的射频信号,另一个支路与一耦合件204进行反向耦合,使得支路与耦合件204共同形成的交趾线的相位为180°,且该交趾线与辐射单元10的其中一个部分例如第三振子臂113电连接,以向该部分传输相位为180°的射频信号,从而使得馈电网络20向辐射单元10的两个部分传输等幅反向的射频信号。
继续参照图5,以天线装置为振子天线为例,其中的辐射单元10包括四个振子臂,四个振子臂沿周向依次为第一振子臂111、第二振子臂112、第三振子臂113和第四振子臂114。其中,馈电网络20a的传输结构例如第一传输结构的主体部201的一端与射频信号端口电连接,主体部201的另一端分成两个支路,两个支路分别为第一支路202和第二支路203,其中,第一支路202的一端直接与第一振子臂111电连接,以向该第一振子臂111传输相位为0°的射频信号,第二支路203的一端与一耦合件204反向耦合,使得该第二支路203与耦合件204共同形成的交趾线的相位为180°。
例如,该第二支路203包括两个平行且间隔设置的第一枝节203a、以及连接在两个第一枝节203a第一端的第一连接部203b,两个第一枝节203a的第二端之间具有开口,耦合件204具有两个平行且间隔设置的第二枝节204a、以及连接在两个第二枝节204a第一端的第二连接部204b,两个第二枝节204a的第二端之间具有开口。
参照图5所示,第二支路203与耦合件204进行反向耦合时,其中一个第二枝节204a例如下方的第二枝节204a从第二支路203的开口延伸至两个第一枝节203a之间,以使下方的第二枝节204a的两侧分别与两个第一枝节203a进行反向耦合,另外一个第二枝节204a例如上方的第二枝节204a位于上方的第一枝节203a的上侧,以使上方的第二枝节204a与上方的第一枝节203a进行反向耦合。其中,耦合件204的第二端靠近第二支路203的第一连接部203b,也即是说,耦合件204的第一端的第二连接部204b远离第一连接部203b,且该耦合件204的第二连接部204b与第三振子臂113电连接。
该耦合件204的两个第二枝节204a与第二支路203的两个第一枝节203a形成交趾线,该交趾线将第二支路203的相位实现了反向,使得耦合件204的第二连接部204b最终向第三振子臂113传输相位为180°的射频信号。
然而,上述第二支路203与耦合件204的耦合结构复杂,从而使得耦合件204与第二支路203的耦合结构尺寸较大,增大了馈电网络20的传输结构的尺寸,从而增大了馈电网络20在天线装置中的占用空间。
本申请实施例提供了一种馈电网络20,对传输结构21进行了重新设计,例如将传输结构21设置为包括主体部211和两个分支部212,主体部211设置为具有第一导电件211a和第二导电件211b,且该第一导电件211a和第二导电件211b分别传输等幅反向的射频信号,其中一个分支部212的一端与第一导电件211a电连接,另一个分支部212的一端与第二导电件211b电连接,这样,当将辐射单元10的两个部分分别与两个分支部212电连接时,该馈电网络20的传输结构21可通过两个分支部212向辐射单元10的两个部分分别馈入等幅反向的射频信号,相比于相关技术中的馈电网络20,本申请实施例的馈电网络20线路简单,从而减小了馈电网络20对信号的损耗量,也减小了馈电网络20的尺寸,从而缩小了馈电网络20在天线装置中的占用空间,为阵列天线的设置提供了合适的空间。
以下结合附图对本申请实施例的馈电网络20的具体结构进行详细说明。
图6是图2中馈电网络的结构示意图。参照图6所示,本申请实施例提供一种馈电网络20,该馈电网络20包括传输结构21,该传输结构21包括主体部211和两个分支部212,主体部211具有相对设置的第一导电件211a和第二导电件211b,且第一导电件211a和第二导电件211b之间存在间距,换句话说,第一导电件211a与第二导电件211b之间可以通过空气介质或者绝缘材料介质例如基板22(下文即将提到,参照图6所示)隔开,实现第一导电件211a与第二导电件211b之间的耦合馈电。
在实际应用中,第一导电件211a与第二导电件211b可分别用于传输等幅反向的射频信号。以下具体以第一导电件211a用于传输相位为0°的射频信号,第二导电件211b用于传输相位为180°的射频信号为例进行说明。
可以理解的是,第一导电件211a和第二导电件211b均为金属导电件例如铜导电件。当然,在其他示例中,该金属导电件还可以是铝、银等其他金属导电件。
其中,第一导电件211a和第二导电件211b可以是长条状或者片状的导电层。本申请实施例具体以第一导电件211a为长条状的导电层,第二导电件211b为片状的导电层为例。另外,第一导电件211a与第二导电件211b
基于上文可知,馈电网络20的传输结构21的一端与射频电路中的射频信号端口电连接。本申请实施例中,主体部211的第一导电件211a的一端与射频电路的射频信号端口电连接,因第二导电件211b与第一导电件211a之间耦合馈电连接,使得第二导电件211b与射频信号端口之间通过第一导电件211a实现电连接。
参照图2和图6所示,两个分支部212中,其中一个分支部212的一端与第一导电件211a电连接,其中一个分支部212的另一端与辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111电连接,使得第一导电件211a通过其中一个分支部212与辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111电连接,从而为该辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111传输相位为0°的射频信号。
两个分支部212中,另一个分支部212的一端与第二导电件211b电连接,另一个分支部212的另一端与辐射单元10的第二辐射部分例如第三振子臂113电连接,使得第二导电件211b通过另一个分支部212与辐射单元10的第二辐射部分电连接,从而为该第二辐射部分传输相位为180°的射频信号。
可以理解的是,辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111和第二辐射部分例如第三振子臂113为同一极化方向的两个辐射部分。实际应用中,同一极化方向的两个辐射部分例如第一振子臂111和第三振子臂113可对称设置。
为了方便描述,两个分支部212可以包括第一分支部212a和第二分支部212b,其中,第一分支部212a的一端与第一导电件211a的一端电连接,第一分支部212a的另一端与天线装置中辐射单元10的第一辐射部分电连接,使得第一导电件211a通过第一分支部212a与第一辐射部分电连接,从而为第一辐射部分传输相位为0°的射频信号。
第二分支部212b的一端与第二导电件211b电连接,第二分支部212b的另一端与辐射单元10的第二辐射部分电连接,使得第二导电件211b通过第二分支部212b与第二辐射部分电连接,从而为该辐射单元10的第二辐射部分传输相位为180°的射频信号,从而使得馈电网络20可通过传输结构21向辐射单元10的两个辐射部分分别传输等幅反向的射频信号,以提高该辐射单元10的辐射性能。
以天线装置为振子天线为例,第一分支部212a的一端与第一导电件211a的一端电连接,第一分支部212a的另一端可与辐射单元10的第一振子臂111电连接,使得第一导电件211a通过第一分支部212a与第一振子臂111电连接,从而为该第一振子臂111传输相位为0°的射频信号。
第二分支部212b的一端与第二导电件211b电连接,第二分支部212b的另一端与辐射单元10的第三振子臂113电连接,使得第二导电件211b通过第二分支部212b与第三振子臂113电连接,从而为第三振子臂113传输相位为180°的射频信号,从而使得馈电网络20可通过传输结构21向辐射单元10的第一振子臂111和第三振子臂113分别传输等幅反向的射频信号,以提高该辐射单元10的辐射性能。
参照图6所示,示例性地,主体部211可以包括微带线。其中,第一导电件211a为微带线的内导体,第二导电件211b为微带线的外导体。微带线的内导体和外导体分别传输等幅反向的射频信号。
可以理解,传输结构21的第一分支部212a与微带线的内导体电连接,传输结构21的第二分支部212b与微带线的外导体电连接,这样,传输结构21的第一分支部212a和第二分支部212b可分别传输等幅反向的射频信号。
例如,当内导体传输相位为0°的射频信号时,第一分支部212a向辐射单元10的第一辐射部分传输相位为0°的射频信号,当外导体传输相位为180°的射频信号时,第二分支部212b向辐射单元10的第二辐射部分传输相位为180°的射频信号。
本申请实施例通过将主体部211设置为微带线结构,合理利用了微带线结构中内导体和外导体的等幅反向特性,使得第一分支部212a和第二分支部212b的一端分别与内导体和外导体电连接,以在第一分支部212a和第二分支部212b的另一端与辐射单元10电连接时,能够为该辐射单元10的其中两个辐射部分馈入等幅反向的射频信号。另外,通过将主体部211设置为微带线结构,也简化了主体部211的结构,从而简化了主体部211与两个分支部212的连接结构,提高了整个馈电网络20的制作效率。
其中,该主体部211为微带线时,该微带线可以是空气微带线,也即是说,微带线的内导体和外导体之间通过空气介质隔开,即内导体与外导体之间通过空气介质耦合馈电。例如,主体部211的第一导电件211a与第二导电件211b之间通过空气介质实现耦合馈电。
当然,在其他示例中,主体部211还可以包括带状线。可以理解,带状线包括第一导电件211a以及位于第一导电件211a两侧的第二导电件211b,换句话说,第二导电件211b有两个,两个第二导电件211b分别位于第一导电件211a的两侧,且两个第二导电件211b与第一导电件211a通过中间介质层例如基板22隔开。其中,第一导电件211a和任意一个第二导电件211b分别传输等幅反向的射频信号。
本申请实施例在具体设置时,第二分支部212b的一端可与任意一个第二导电件211b电连接,或者,第二分支部212b的一端可同时与两个第二导电件211b连接,本申请实施例对此不做限制。
本申请实施例具体以主体部211为微带线进行说明。
可以理解,在上述示例中,上述传输结构21为馈电网络20的其中一个传输结构21例如第一传输结构21a。
与上述示例不同的是,本申请实施例的传输结构21还可以是第二传输结构21b,换句话说,馈电网络20的第二传输结构21b可以采用上述结构制成。例如,第二传输结构21b的第一分支部212a的另一端可以与辐射单元10的第二振子臂112电连接,以为该第二振子臂112传输相位为0°的射频信号,第二分支部212b的另一端可以与辐射单元10的第四振子臂114电连接,以为该第四振子臂114传输相位为180°的射频信号,使得馈电网络20可通过该传输结构21向辐射单元10的第二振子臂112和第四振子臂114分别传输等幅反向的射频信号。
当然,在一些示例中,馈电网络20的每个传输结构21均可采用本申请实施例的结构制成。例如,馈电网络20的第一传输结构21a和第二传输结构21b均包括主体部211和两个分支部212。
其中,第一传输结构21a中,主体部211的第一导电件211a的一端与第一射频信号端口电连接,该第一导电件211a的另一端与第一分支部212a电连接,第一分支部212a的另一端与辐射单元10的第一振子臂111电连接,使得第一射频信号端口依次通过第一导电件211a和第一分支部212a与第一振子臂111电连接,这样,可为第一振子臂111馈入第一极化方向的射频信号,且该射频信号的相位为0°。
第一传输结构21a中,主体部211的第二导电件211b与第二分支部212b的一端电连接,第二分支部212b的另一端与辐射单元10的第三振子臂113电连接,因主体部211的第二导电件211b与第一导电件211a之间耦合馈电连接,使得第二导电件211b的一端与第一射频信号端口电连接,这样,第一射频信号端口依次通过第一导电件211a、第二导电件211b和第二分支部212b与第三振子臂113电连接,从而为第三振子臂113馈入第一极化方向的射频信号,且该射频信号的相位为180°。
基于上述可知,第一传输结构21a的两个分支部212可分别为辐射单元10的第一振子臂111和第三振子臂113馈入等幅反向的第一射频信号,且该第一射频信号为第一极化方向例如+45°极化方向的射频信号。
第二传输结构21b中,主体部211的第一导电件211a的一端与第二射频信号端口电连接,该第一导电件211a的另一端与第一分支部212a电连接,第一分支部212a的另一端与辐射单元10的第二振子臂112电连接,使得第二射频信号端口依次通过第一导电件211a和第一分支部212a与第二振子臂112电连接,这样,可为第二振子臂112馈入第二极化方向的第二射频信号,且该第二射频信号的相位为0°。
第二传输结构21b中,主体部211的第二导电件211b与第二分支部212b的一端电连接,第二分支部212b的另一端与辐射单元10的第四振子臂114电连接,因主体部211的第二导电件211b与第一导电件211a之间耦合馈电连接,使得第二导电件211b的一端与第二射频信号端口电连接,这样,第二射频信号端口依次通过第一导电件211a、第二导电件211b和第二分支部212b与第四振子臂114电连接,从而为第四振子臂114馈入第二极化方向的射频信号,且该射频信号的相位为180°。
基于上述可知,第二传输结构21b的两个分支部212可分别为辐射单元10的第二振子臂112和第四振子臂114馈入等幅反向的射频信号,且该射频信号为第二极化方向例如-45°极化方向的射频信号。
本申请实施例通过在馈电网络20中设置两个传输结构21,其中一个传输结构21可向辐射单元10的其中一对对称的部分传输其中一个极化方向的射频信号,另一个传输结构21可向辐射单元10中另一对对称的部分传输另一个极化方向的射频信号,从而实现馈电网络20的双极化馈电功能。另外,通过将每个传输结构21均设置为上述结构,确保了每个传输结构21能够向辐射单元10的两个部分传输等幅反向的射频信号,从而保证辐射单元10的辐射性能。
本申请实施例通过将主体部211设置为具有第一导电件211a和第二导电件211b,且该第一导电件211a和第二导电件211b分别传输等幅反向的射频信号,另外,通过设置两个分支部212,并将第一分支部212a的一端与第一导电件211a电连接,将第二分支部212b的一端与第二导电件211b电连接,这样,当将辐射单元10的两个部分分别与第一分支部212a和第二分支部212b电连接时,该馈电网络20的传输结构21可通过第一分支部212a和第二分支部212b向辐射单元10的两个辐射部分分别馈入等幅反向的射频信号,一方面,该馈电网络20的设置保证了辐射单元10的辐射性能,另一方面,相比于相关技术中的馈电网络20,本申请实施例的馈电网络20线路简单,从而减小了馈电网络20对信号的损耗量,也减小了馈电网络20的尺寸,从而缩小了馈电网络20在天线装置中的占用空间,为阵列天线的设置提供了合适的空间。另外,本申请实施例馈电网络20也便于制作,从而提高了馈电网络20的制作效率。
参照图6所示,本申请实施例中,形成微带线的主体部211还可以是介质基片微带线,也即是说,内导体和外导体之间通过介质基片例如基板22隔开(参照图6所示),即内导体与外导体之间通过该基板22耦合馈电。
参照图6所示,例如,馈电网络20还包括基板22,基板22包括相背设置的第一表面221和第二表面222,第一导电件211a位于第一表面221,第二导电件211b位于第二表面222,这样,第一导电件211a、基板22及第二导电件211b共同形成微带线。其中,基板22作为微带线的介质基片。
为了方便描述,本申请实施例的馈电网络20的长度方向为x方向,馈电网络20的宽度方向为y方向,馈电网络20的高度方向为z方向。可以理解,基板22的长度方向与x方向一致、宽度方向与y方向一致,高度方向与z方向一致。
需要说明的是,基板22可以是印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB),第一导电件211a和第二导电件211b可以印刷在该基板22的第一表面221和第二表面222上。另外,第一分支部212a和第二分支部212b的至少部分可位于第一表面221。
通过将基板22作为微带线结构的介质基片即中间介质层,使得第一导电件211a和第二导电件211b稳定地设置在基板22的两侧表面,提高了主体部211的结构稳定性。
另外,通过将第一分支部212a和第二分支部212b的至少部分也设置在第一表面221,使得微带线的第一导电件211a和两个分支部212的至少部分可同时制作例如印刷在基板22的第一表面221,从而简化了传输结构21的制作工序。
在一些示例中,第一分支部212a和第二分支部212b的全部均位于第一表面221,这样,可使得微带线的第一导电件211a和两个分支部212同时制作例如印刷在基板22的第一表面221,从而简化了传输结构21的制作工序。
当然,另外一些示例中,第一分支部212a和第二分支部212b的一部分位于第一表面221,第一分支部212a和第二分支部212b的另一部分位于第二表面222,以合理利用基板22的两个表面的空间,避免第一分支部212a和第二分支部212b集中在其中一个表面上,而对其中一个表面上的其他元器件或者电路走线造成干涉的情况发生(具体可参照下文的内容,参照图9和图10所示)。
另外,通过将第一分支部212a和第二分支部212b设置在基板22上,提高了分支部212的结构稳定性。
图7是图6中传输结构的其中一个视角的结构示意图。参照图7所示,在某些示例中,第一分支部212a可包括第一部分2121和第二部分2122。其中,第一部分2121和第二部分2122沿第一分支部212a的延伸方向依次设置。例如,第一部分2121的一端与第一导电件211a电连接,第一部分2121的另一端与第二部分2122电连接,第二部分2122的另一端与辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111(参照图2所示)电连接。
其中,参照图6和图7所示,第一部分2121在第二表面222的投影区域位于第二导电件211b的内部,换句话说,第一部分2121与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠,例如,第一部分2121可通过基板22与第二导电件211b隔开,使得该第一部分2121、第二导电件211b及基板22共同形成部分微带线结构,以提高第一分支部212a的阻抗匹配效果。
可以理解的是,上述第一部分2121与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠是指:第一部分2121的全部与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠。当然,本申请实施例与不排除第一部分2121的一部分可以与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠的示例。
另外,第一部分2121在第二表面222的投影区域位于第二导电件211b的外部,换句话说,第二部分2122与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影错开设置,使得该第二部分2122作为第一分支部212a的导线部分。
同样地,参照图6和图7所示,在一些示例中,第二分支部212b也可以包括第三部分2123和第四部分2124,第三部分2123和第四部分2124沿第二分支部212b的延伸方向依次设置。例如,第三部分2123与第二导电件211b电连接,第四部分2124的一端与第三部分2123电连接,第四部分2124的另一端与辐射单元10的第二辐射部分电连接。
其中,第三部分2123在第二表面222的投影区域位于第二导电件211b的内部(参照图6所示),换句话说,第三部分2123与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠,例如,第三部分2123可通过基板22与第二导电件211b隔开,使得第二分支部212b的第三部分2123、第二导电件211b及基板22形成微带线结构,以提高第二分支部212b的阻抗匹配效果。
可以理解的是,上述第三部分2123与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠是指:第三部分2123的全部与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠。当然,本申请实施例与不排除第三部分2123的一部分可以与第二导电件211b在垂直于基板22的方向上的投影重叠的示例。
另外,参照图6所示,第四部分2124与第二导电件211b在垂直于基板22的方向(参照图6中z方向所示)上的投影错开设置,换句话说,第四部分2124在第一表面221的投影区域位于第二导电件211b在第一表面221的投影区域外部,使得该第四部分2124作为第二分支部212b的导线部分。
参照图6所示,本申请实施例中,第一分支部212a和第二分支部212b的至少部分平行设置,例如,第一分支部212a的第一部分2121和第二分支部212b的第三部分2123平行设置,这样,可确保第一部分2121和第三部分2123之间的耦合量,即确保第一分支部212a和第二分支部212b的耦合量,使得第一分支部212a和第二分支部212b上的射频信号进行互绕,从而保证第一分支部212a和第二分支部212b上的信号达到等幅效果。
参照图6所示,其中,第一部分2121和第二部分2122可均沿平行于基板22的长度方向延伸,使得第一部分2121和第二部分2122沿平行于基板22的宽度方向相对设置,且第一部分2121和第二部分2122之间通过空气间隙实现耦合。
当然,在一些示例中,为了增大第一分支部212a和第二分支部212b的耦合量,第一分支部212a的第二部分2122的一部分和第二分支部212b的第四部分2124的一部分也可平行设置。
参照图7所示,本申请实施例的传输结构21还可包括两个电连接件213,两个电连接件213与两个分支部212对应设置,每个电连接件213与对应的分支部212背离主体部211的一端电连接,辐射单元10中的对应部分与对应的电连接件213电连接。换句话说,每个分支部212通过对应的电连接件213与辐射单元10的对应部分电连接。
例如,传输结构21的第一分支部212a的一端与其中一个电连接件213电连接,使得该第一分支部212a通过电连接件213与辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111电连接,这样,可通过第一分支部212a和对应的电连接件213向第一振子臂111传输相位为0°的射频信号。
传输结构21的第二分支部212b的一端与另一个电连接件213电连接,使得该第二分支部212b通过电连接件213与辐射单元10的第二辐射部分例如第三振子臂113电连接,这样,可通过第二分支部212b和对应的电连接件213向第三振子臂113传输相位为180°的射频信号。
其中,每个电连接件213沿垂直于分支部212的延伸方向的尺寸大于分支部212的宽度。
需要说明的是,每个分支部212的延伸方向可以是平行于基板22的延伸方向,例如,每个分支部212的延伸方向为x方向,每个分支部212的宽度是指分支部212垂直于延伸方向(参照图7中y方向所示)相对设置的两侧之间的距离。
示例性地,电连接件213的形状可以是圆柱状,该圆柱状的直径可以大于分支部212的宽度,这样,可增大传输结构21与辐射单元10之间的电连接面积,从而保证馈电网络20的传输结构21与辐射单元10之间的电连接可靠性。
图8是图6中传输结构的另一视角的结构示意图。参照图8所示,为了方便描述,本申请实施例中,第一传输结构21a的两个电连接件213分别为第一电连接件2131和第三电连接件2133。其中,第一电连接件2131与第一传输结构21a的第一分支部212a电连接,第三电连接件2133与第一传输结构21a的第二分支部212b电连接,使得第一传输结构21a可通过第一电连接件2131和第三电连接件2133向辐射单元10的其中一对对称的部分传输等幅反向的射频信号。
参照图2所示,例如,第一传输结构21a的第一电连接件2131的一端与第一分支部212a电连接,第一电连接件2131的另一端可与辐射单元10的第一振子臂111电连接,第三电连接件2133的一端与第二分支部212b电连接,第三电连接件2133的另一端可与辐射单元10的第三振子臂113电连接,从而使得该第一传输结构21a分别向第一振子臂111和第三振子臂113传输等幅反向的射频信号,且该射频信号的极化方向可以是第一极化方向例如+45°的极化方向。
相应地,第二传输结构21b的两个电连接件213分别为第二电连接件2132和第四电连接件2134,第二电连接件2132与第二传输结构21b的第一分支部212a电连接,第四电连接件2134与第二传输结构21b的第二分支部212b电连接件213,使得第二传输结构21b可通过第二电连接件2132和第四电连接件2134向辐射单元10的另一对对称的部分传输等幅反向的射频信号。
例如,第二传输结构21b的第二电连接件2132的一端与第二传输结构21b的第一分支部212a电连接,该第二电连接件2132可与辐射单元10的第二振子臂112电连接,第四电连接件2134的一端与第二传输结构21b的第二分支部212b电连接,第四电连接件2134可与辐射单元10的第四振子臂114电连接,从而使得该第二传输结构21b分别向第二振子臂112和第四振子臂114传输等幅反向的射频信号,且该射频信号的极化方向可以是第二极化方向例如-45°的极化方向。
其中,第一电连接件2131、第二电连接件2132、第三电连接件2133及第四电连接件2134呈环形依次排列,以保证各个电连接件213与辐射单元10的对应部分在垂直于基板22方向上对应,从而简化辐射单元10与各个电连接件213之间的电连接路径。
例如,第一振子臂111与第一电连接件2131在z方向上具有重叠区域,第三振子臂113与第三电连接件2133在z方向上具有重叠区域,第二振子臂112和第二电连接件2132在z方向上具有重叠区域,第四振子臂114和第四电连接件2134在z方向上具有重叠区域,这样,可通过垂直于基板22的竖直馈电件12将振子臂与对应的电连接件213电连接,而无需在馈电件12上设置弯折部等结构,从而简化了辐射单元10与各个电连接件213之间的连接线路,提高了天线装置的制作效率。
参照图2所示,实际应用中,辐射单元10与传输结构21之间可以直接电连接,这样,辐射单元10通过电连接件213与传输结构21电连接,增大了辐射单元10与传输结构21之间的接触面积,从而增强了辐射单元10与传输结构21之间的连接稳定性及电连接可靠性。
当然,辐射单元10与传输结构21之间还可以耦合馈电连接,也即是说,辐射单元10的一端与传输结构21之间相对且间隔设置,这样,辐射单元10通过电连接件213与传输结构21电连接,增大了辐射单元10与传输结构21之间的耦合面积,从而增大了辐射单元10与传输结构21之间的耦合量,从而提高了辐射单元10与传输结构21之间的电连接可靠性。
图9是图6中基板的第一表面的结构示意图,图10是图6中基板的第二表面的结构示意图。参照图8至图10所示,具体设置时,每个电连接件213可以包括沿垂直于基板22的方向相对设置的两个子电连接件213a(参照图8所示),其中一个子电连接件213a设置在基板22的第一表面221,另一个子电连接件213a设置在基板22的第二表面222,两个子电连接件213a之间电连接,例如,两个子电连接件213a可以通过形成在基板22内的金属过孔实现电连接。
辐射单元10与传输结构21电连接时,可以与对应的电连接件213中的任意一个子电连接件213a电连接,以提高辐射单元10与电连接件213之间的连接方式的灵活性,例如,辐射单元10可与第一表面221的子电连接件213a连接,也可穿过该电连接件213,并与第二表面222的子电连接件213a连接。
示例性地,辐射单元10的第一振子臂111与第一传输结构21a的第一分支部212a电连接时,该第一振子臂111可与第一分支部212a上位于第一表面221的电连接件213电连接,从而可通过该第一分支部212a和该子电连接件213a向第一振子臂111传输相位为0°的射频信号。当然,该第一振子臂111可与第一分支部212a上位于第二表面222的电连接件213电连接,从而可通过该第一分支部212a和该子电连接件213a向第一振子臂111传输相位为0°的射频信号。
参照图2所示,通常,辐射单元10包括辐射体11和馈电件12。其中,馈电件12的一端与辐射体11例如振子臂电连接,馈电件12的另一端与馈电网络20的传输结构21电连接,使得辐射体11例如振子臂通过馈电件12与馈电网络20电连接。
辐射体11通过馈电件12与传输结构21的电连接件213电连接,以提高辐射单元10与馈电网络20之间的电连接可靠性。
在一些示例中,辐射单元10与馈电网络20的传输结构21连接时,馈电件12背向辐射体11的一端可以与对应的电连接件213的其中一个子电连接件213a电连接,也可以是另一个子电连接件213a电连接。例如,参照图2所示,当辐射单元10的辐射体11位于基板22的第一表面221时,馈电件12背向辐射体11的一端可直接与第一表面221的子电连接件213a电连接,使得辐射体11通过该馈电件12与馈电网络20的传输结构21电连接。
例如,当辐射单元10的四个振子臂位于基板22的第一表面221时,馈电件12的一端与第一振子臂111电连接,馈电件12的另一端可与第一分支部212a上位于第一表面221的子电连接件213a电连接,使得该馈电件12通过位于第一表面221的子电连接件213a与第一分支部212a电连接。
当然,当辐射单元10的辐射体11位于基板22的第一表面221时,馈电件12背向辐射体11的一端可穿设于电连接件213内,并与第二表面222的子电连接件213a电连接,使得辐射体11通过该馈电件12与馈电网络20的传输结构21电连接。例如,馈电件12的一端与第一振子臂111电连接,馈电件12的另一端可穿过位于第一表面221的子电连接件213a和基板22,并与第二表面222上的子电连接件213a电连接,使得该馈电件12通过位于第二表面222的子电连接件213a与第一分支部212a电连接。
其中,当辐射单元10的辐射体11位于基板22的第一表面221时,辐射单元10的馈电件12的一端可穿过电连接件213,并焊接在位于第二表面222上的子电连接件213a上。以辐射单元10的第一振子臂111为例,馈电件12的一端与第一振子臂111电连接,馈电件12的另一端可穿过位于第一表面221的子电连接件213a、基板22和位于第二表面222的子电连接件213a,并焊接在该第二表面222上的子电连接件213a。
本申请实施例通过将电连接件213设置为分别位于基板22两个表面的子电连接件213a,这样,辐射单元10的馈电件12可穿过电连接件213,并焊接在基板22背向辐射体11的子电连接件213a上,一方面,提高了辐射单元10与电连接件213之间的连接稳固性,从而保证辐射单元10与传输结构21之间的电连接可靠性,另一方面,通过将馈电件12的一端焊接在基板22背向辐射体11的子电连接件213a上,以避免辐射体11对焊接工序造成空间上的干涉而影响焊接效率。
参照图6、图9和图10所示,第一分支部212a的至少部分和第二分支部212b的至少部分分别位于馈电网络20的基板22的不同侧,以合理利用基板22两侧的空间,避免第一分支部212a和第二分支部212b集中在其中一侧例如第一表面221,而占用馈电网络20中其他部分例如电连接件213的设置空间。
例如,参照图9所示,第二分支部212b均位于基板22的第一表面221,使得第二分支部212b与第一导电件211a均设置在基板22的第一表面221,这样可简化第二分支部212b在基板22上的设置工序,即可与第一导电件211a一并印刷在基板22的第一表面221。第一分支部212a中第二部分2122的至少部分位于基板22的第二表面222,以节约第一表面221的部分空间,为电连接件213例如第一表面221的子电连接件213a提供合适的设置空间。
其中,参照图7所示,第二分支部212b的第三部分2123可通过形成在基板22中的金属过孔214与基板22另一侧的第二导电件211b电连接。可以理解,该金属过孔214可以设置在第三部分2123朝向第四部分2124的一端,换句话说,该金属过孔214设置在第三部分2123与第四部分2124的连接处。
可以理解的是,本申请实施例的金属过孔214的形状可以包括但不限于圆柱型、立方体型等。
另外,参照图9所示,第一分支部212a的第一部分2121和第二部分2122的一部分(例如第一延伸部2125)可位于基板22的第一表面221,这样,第一分支部212a的第一部分2121和第二部分2122的一部分也可与第一导电件211a一并印刷在第一表面221,第二部分2122的另一部分位于第二表面222,这样,该部分可以第二导电件211b一并印刷在基板22的第二表面222。
参照图8所示,第一分支部212a的第二部分2122包括第一延伸部2125和第一弯折部2126。可以理解,第一延伸部2125和第一弯折部2126沿第二部分2122的延伸方向依次设置,例如,第一延伸部2125的一端与第一部分2121电连接,第一延伸部2125的另一端与第一弯折部2126的一端电连接,第一弯折部2126的另一端与辐射单元10的第一辐射部分例如第一振子臂111电连接。
本申请实施例通过将第一分支部212a的一部分设置为弯折部,相比于将第二部分2122设置为两个分别与第一部分2121和对应电连接件213连接的直线结构,延长了第一分支部212a的延伸长度。
因第一分支部212a与辐射单元10电连接,在实际应用中,该第一分支部212a可看做是辐射单元10的延伸部分,通过延伸第一分支部212a的长度,以增大辐射单元10的面积,从而可增大辐射单元10的辐射带宽,例如可将辐射单元10的低频点往低频移动。
参照图8所示,其中,第一弯折部2126的至少部分与第二分支部212b的至少部分位于馈电网络20的第三电连接件2133与第二电连接件2132之间。例如,第一弯折部2126的至少部分和第四部分2124的一部分可位于第三电连接件2133与第二电连接件2132之间。
参照图7所示,其中,第一弯折部2126包括沿延伸方向依次设置的第五部分2129和第六部分2130,第五部分2129的一端与第一延伸部2125电连接,第五部分2129的另一端与第六部分2130电连接,第六部分2130的另一端与对应的电连接件213电连接。
在某些示例中,第一弯折部2126的至少部分(例如第五部分2129)位于第二表面222(参照图10所示),第二分支部212b位于第一表面221(参照图9所示),这样,可确保第一弯折部2126和第二分支部212b的部分均可集中在第三电连接件2133与第二电连接件2132之间,从而为基板22上其他元器件的设置提供了合适的设置空间。
可以理解,第一分支部212a的第一延伸部2125可与第一部分2121均位于基板22的第一表面221。
参照图10所示,在一些示例中,第一弯折部2126可全部位于第二表面222上,换句话说,第五部分2129和第六部分2130均位于第二表面222上,这样,该第一弯折部2126的一端可通过金属过孔214与第一延伸部2125电连接(参照图7所示),该第一弯折部2126的另一端可直接与第二表面222上的电连接件213电连接。
在其他示例中,第一弯折部2126的一部分例如第五部分2129可以位于第二表面222,另一部分例如第六部分2130可以位于第一表面221。其中,第五部分2129可位于第三电连接件2133与第二电连接件2132之间(参照图7所示),以保证第五部分2129和该第一弯折部2126的一部分均集中在第三电连接件2133与第二电连接件2132之间,以节约基板22上其他位置的空间。
参照图7和图8所示,该示例中,第五部分2129的一端可通过金属过孔214与第一延伸部2125电连接,第五部分2129的另一端可通过金属过孔214与第六部分2130电连接,第六部分2130的另一端可直接与位于第一表面221的对应子电连接件213a电连接。
参照图8所示,在一些示例中,第二分支部212b的第四部分2124可包括第二延伸部2127和第二弯折部2128。可以理解,第二延伸部2127和第二弯折部2128沿第四部分2124的延伸方向依次设置。例如,第二延伸部2127的第一端与第二分支部212b的第三部分2123连接,第二延伸部2127的第二端与第二弯折部2128连接,第二弯折部2128的另一端与辐射单元10的第二辐射部分电连接。
本申请实施例将第二分支部212b的一部分例如第四部分2124设置为弯折部,相比于将第四部分2124设置为两个分别与第三部分2123和对应电连接件213连接的直线结构,以延长第二分支部212b的延伸长度。,
因第二分支部212b与辐射单元10电连接,在实际应用中,该第二分支部212b可看做是辐射单元10的延伸部分,通过延伸第二分支部212b的长度,以增大辐射单元10的面积,从而可增大辐射单元10的辐射带宽,例如可将辐射单元10的低频点往低频移动。
参照图8所示,第二弯折部2128与第一弯折部2126在垂直于基板22的方向上具有重叠区域(参照图8中A所示),且重叠区域A位于馈电网络20的第二电连接件2132与第三电连接件2133之间。
可以理解的是,上述示例是以第一传输结构21a为例进行的说明。
当该传输结构21为第二传输结构21b时,上述重叠区域A位于馈电网络20的第一电连接件2131与第四电连接件2134之间,保证了第二弯折部2128位于第一表面221的相邻子电连接件213a之间,也保证了第一弯折部2126位于第二表面222的相邻子电连接件213a之间,从而使得第二弯折部2128与第一弯折部2126均集中在相邻两个电连接件213之间,从而节约了基板22上的其他空间,以便于其他元器件或者线路的布局。
图11是本申请一实施例提供的天线装置的另一视角的结构示意图,图12是图11中I处的局部放大图。参照图11至图12所示,其中,反射板30上可具有贯穿孔31,馈电网络20中分支部212和电连接件213的至少部分在反射板30上的正投影区域位于贯穿孔31内。
需要说明的是,某一部件在反射板30上的正投影区域是指某一部件沿垂直于反射板30的方向即z方向在反射板30上的投影区域。
参照图1所示,实际应用中,反射板30作为天线装置的参考地,该反射板30可与馈电网络20的传输结构21间隔设置,这样,该反射板30可与馈电网络20的传输结构21进行耦合,以影响传输结构21上的射频信号的幅度。
例如,反射板30可与主体部211的第二导电件211b发生耦合,使得第二导电件211b、反射板30及第二导电件211b与反射板30之间的空气介质共同形成微带线结构。
参照图12所示,为了避免反射板30与主体部211引出的两个分支部212以及电连接件213形成微带线结构,而影响分支部212以及对应的电连接件213上的电流幅度,本申请实施例在反射板30上可具有贯穿孔31,馈电网络20中分支部212和电连接件213的至少部分在反射板30上的正投影区域位于贯穿孔31内,这样,可避免分支部212和电连接件213的至少部分与作为参考地的反射板30之间进行耦合,确保一个传输结构21上的两个分支部212以及对应的电连接件213上的电流幅度相等,进而保证该传输结构21通过两个分支部212和对应的电连接件213向辐射单元10的两个部分传输等幅反向的射频信号。
参照图12所示,具体实现时,四个电连接件213以及连接在电连接上的部分分支部212在反射板30上的正投影区域位于贯穿孔31内。例如,四个电连接件213及第一分支部212a的部分在反射板30上的正投影区域位于贯穿孔31内,以保证这些部分不会受到反射板30的影响而改变电流幅度。
图13是本申请一实施例提供的天线装置的天线方向图的仿真结果图。参照图13所示,本申请实施例的天线装置的天线方向图经仿真后,其水平面半功率波束宽度在65°(±5°)范围内,交叉极化比(轴向)<-15dB,前后比<-21dB,说明了本申请实施例通过在天线装置中设置上述馈电网络20,保证了天线装置的辐射性能。
另外,相比于相关技术中的馈电网络20,本申请实施例的馈电网络20线路简单,从而减小了馈电网络20对信号的损耗量,也减小了馈电网络20的尺寸,从而缩小了馈电网络20在天线装置中的占用空间,为天线装置设置为阵列天线提供了合适的空间,即在提高天线装置的集成度的基础上,确保了天线装置的小型化。另外,也简化了天线装置中馈电网络20的结构,从而提高了天线装置的制作效率。
本申请实施例的天线装置可以是宽频天线,也可以是窄频天线,例如,该天线装置的工作频段可以是1690MHz~2690MHz频段、690MHz~960MHz频段。
本申请实施例通过在通信设备例如基站设备中设置上述天线装置,一方面,保证了通信设备的发送及接收信号的性能,另一方面,相比于相关技术中的天线装置,本申请实施例的天线装置结构简单,便于制作,且占用空间小,这样,可在通信设备中设置阵列天线,即在保证通信设备的尺寸在合适范围内的基础上,提高通信设备的集成度。
应理解,在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通;也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board,PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“耦合”可理解为通过间接耦合的方式隔空电导通。本申请中的耦合可以理解为电容耦合,例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。其中,本领域人员可以理解的是,耦合现象即指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响,并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。“通信连接”可以指电信号传输,包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介,且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系,即A与B连接或A与B相连可以指,A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等),或者A与B相互接触且A与B难以被分离。
在本申请实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
Claims (16)
1.一种馈电网络,其特征在于,包括传输结构;
所述传输结构包括主体部和两个分支部,所述主体部具有相对设置的第一导电件和第二导电件,且所述第一导电件和所述第二导电件之间存在间距;
所述两个分支部包括第一分支部和第二分支部,所述第一分支部的一端与所述第一导电件的一端电连接,所述第一分支部的另一端与天线装置中辐射单元的第一辐射部分电连接、用于向所述第一辐射部分馈入射频信号,所述第二分支部的一端与所述第二导电件电连接,所述第二分支部的另一端与所述辐射单元的第二辐射部分电连接,用于向所述第二辐射部分馈入射频信号,且所述第一辐射部分与所述第二辐射部分分别为所述辐射单元中同一个极化方向上的两个辐射部分。
2.根据权利要求1所述的馈电网络,其特征在于,所述主体部包括微带线,所述第一导电件为所述微带线的内导体,所述第二导电件为所述微带线的外导体。
3.根据权利要求2所述的馈电网络,其特征在于,所述馈电网络还包括基板;
所述基板包括相背设置的第一表面和第二表面,所述第一导电件位于所述第一表面,所述第二导电件位于所述第二表面,所述第一分支部和所述第二分支部的一部分位于所述第一表面,所述第一分支部和所述第二分支部的另一部分位于所述第二表面。
4.根据权利要求1-3任一项所述的馈电网络,其特征在于,所述第一分支部包括第一部分和第二部分,所述第一部分的一端与所述第一导电件电连接,所述第一部分的另一端与所述第二部分电连接,所述第二部分的另一端与所述第一辐射部分电连接;
所述第一部分与所述第二导电件在垂直于所述馈电网络的基板的方向上的投影重叠,所述第二部分与所述第二导电件在垂直于所述基板的方向上的投影错开设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的馈电网络,其特征在于,所述第二分支部包括第三部分和第四部分,所述第三部分与所述第二导电件电连接,所述第四部分的一端与所述第三部分电连接,所述第四部分的另一端与所述第二辐射部分电连接;
所述第三部分与所述第二导电件在垂直于所述馈电网络的基板的方向上的投影重叠,所述第四部分与所述第二导电件在垂直于所述基板的方向上的投影错开设置。
6.根据权利要求1-5任一项所述的馈电网络,其特征在于,所述传输结构还包括两个电连接件;
所述两个电连接件与所述两个分支部对应设置,每个所述电连接件与对应的所述分支部背离所述主体部的一端电连接,所述辐射单元中的对应部分与对应的所述电连接件电连接;
每个所述电连接件沿垂直于所述分支部的延伸方向的尺寸大于所述分支部的宽度。
7.根据权利要求6所述的馈电网络,其特征在于,每个所述电连接件包括沿垂直于基板的方向相对设置的两个子电连接件,其中一个所述子电连接件设置在所述基板的第一表面,另一个所述子电连接件设置在所述基板的第二表面;
所述两个子电连接件之间电连接,所述辐射单元与对应的所述电连接件中的任意一个所述子电连接件电连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的馈电网络,其特征在于,所述馈电网络包括两个所述传输结构;
两个所述传输结构包括第一传输结构和第二传输结构;
所述第一传输结构包括第一电连接件和第三电连接件,所述第一电连接件与所述第一传输结构的第一分支部电连接,所述第三电连接件与所述第一传输结构的第二分支部电连接,所述第二传输结构包括第二电连接件和第四电连接件,所述第二电连接件与所述第二传输结构的第一分支部电连接,所述第四电连接件与所述第二传输结构的第二分支部电连接;
所述第一电连接件、第二电连接件、第三电连接件及第四电连接件呈环形依次排列。
9.根据权利要求1-8任一项所述的馈电网络,其特征在于,所述第二分支部和所述第一分支部的第一部分均位于所述馈电网络的基板的第一表面;
所述第一分支部中第二部分的至少部分位于所述基板的第二表面。
10.根据权利要求9所述的馈电网络,其特征在于,所述第一分支部的第二部分包括第一延伸部和第一弯折部;
所述第一延伸部的一端与所述第一分支部的第一部分电连接,所述第一延伸部的另一端与所述第一弯折部的一端电连接,所述第一弯折部的另一端与所述第一辐射部分电连接。
11.根据权利要求10所述的馈电网络,其特征在于,所述第一弯折部的至少部分与所述第二分支部的至少部分位于所述馈电网络的第三电连接件与第二电连接件之间;
所述第一弯折部的至少部分位于所述第二表面。
12.根据权利要求10或11所述的馈电网络,其特征在于,所述第二分支部的第四部分包括第二延伸部和第二弯折部,所述第二延伸部的第一端与所述第二分支部的第三部分连接,所述第二延伸部的第二端与所述第二弯折部连接,所述第二弯折部的另一端与所述第二辐射部分电连接。
13.根据权利要求12所述的馈电网络,其特征在于,所述第二弯折部与所述第一弯折部在垂直于所述基板的方向上具有重叠区域,且所述重叠区域位于所述馈电网络的第二电连接件与第三电连接件之间,或者,所述重叠区域位于所述馈电网络的第一电连接件与第四电连接件之间。
14.一种天线装置,其特征在于,包括辐射单元和如权利要求1-13任一项所述的馈电网络;
所述辐射单元与所述馈电网络的传输结构电连接。
15.根据权利要求14所述的天线装置,其特征在于,所述天线装置还包括反射板;
所述馈电网络和所述辐射单元均位于所述反射板的同一侧;
所述反射板上具有贯穿孔,所述馈电网络中,分支部和电连接件的至少部分在所述反射板上的正投影区域位于所述贯穿孔内。
16.一种通信设备,其特征在于,包括如权利要求14或15所述的天线装置。
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