CN220797105U - 一种天线单元以及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及通信技术领域，公开了一种天线单元以及通信设备,所述天线单元包括介质基板、接地板、介质谐振器、磁偶极子组件和馈电结构，所述介质基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述接地板设置于所述第一表面,所述接地板设有缝隙；所述介质谐振器设置于所述接地板，所述介质谐振器与所述缝隙耦合；所述磁偶极子组件设置于所述接地板，所述磁偶极子组件与所述介质谐振器耦合；所述馈电结构设置于所述第二表面，所述馈电结构包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述缝隙对应，所述第二馈电部与磁偶极子组件连接。通过上述方式，本申请实施例的天线单元能够得到较宽的波束。

Description

一种天线单元以及通信设备

技术领域

本申请实施例涉及通信技术领域，特别是涉及一种天线单元以及通信设备。

背景技术

天线是一种把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波的设备，其广泛应用于手机、平板电脑等通信终端内，而在手机、平板电脑等通信终端内使用的天线主要以射频芯片与基板天线的结合成为AIP(Antenna-in-Package封装天线)，这种封装天线可以降低射频损耗，并且集成度更高，性能更优秀，但是这种封装天线需要进行大扫描角度设计。

在实施本申请实施例的过程中，发明人发现：目前，大扫描角设计有两大类方法：宽带阻抗变换器和宽带宽角扫描匹配层，但这两类方法一般会产生复杂的宽结构或者加载额外的外部介质/金属结构。

实用新型内容

本申请实施例主要解决的技术问题是提供一种天线单元，通过设置馈电结构与所述缝隙耦合，缝隙与介质谐振器耦合，介质谐振器与磁偶极子电连接，磁偶极子与所述介质谐振器叠加后得到的天线具有较宽的波束，有利于天线的大角度扫描。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的一个技术方案是：提供一种天线单元，包括：介质基板、接地板、介质谐振器、磁偶极子组件和馈电结构，所述介质基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述接地板设置于所述第一表面,所述接地板设有缝隙；所述介质谐振器设置于所述接地板，所述介质谐振器与所述缝隙耦合；所述磁偶极子组件设置于所述接地板，所述磁偶极子组件与所述介质谐振器耦合；所述馈电结构设置于所述第二表面，所述馈电结构包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述缝隙对应，所述第二馈电部与磁偶极子组件连接。

可选地，所述磁偶极子组件包括第一偶极子和第二偶极子，所述第一偶极子和第二偶极子间隔设置，所述介质谐振器位于第一偶极子和第二偶极子之间。

可选地，所述馈电结构包括馈电主体、第一枝节、第二枝节和第三枝节，所述第一枝节、第二枝节和第三枝节的一端均与所述馈电主体连接，所述第一枝节与所述第一偶极子电连接，所述第三枝节与所述第二偶极子电连接，所述第二枝节与所述缝隙对应。

可选地，所述第二枝节包括依次垂直连接的第一竖立部、第一平直部、第二竖立部、第二平直部和第三竖立部，所述第一平直部和第二平直部相对设置。

可选地，所述第一枝节包括第四竖立部和第三平直部，所述第四竖立部的一端垂直连接于所述馈电主体的一端，所述第三平直部的一端垂直连接于所述第四竖立部的另一端，所述第三平直部的另一端与所述第一偶极子电连接。

可选地，所述第一偶极子包括第一金属件和第一板体，所述第一板体设置于接地板，所述第一金属件设置于所述第一板体，所述第一金属件与所述第一枝节电连接。

可选地，所述第一金属件包括第一槽部、第二槽部和第三槽部，所述第一槽部沿所述第一板体的长度方向设置，所述第二槽部和第三部段沿着所述第一板体的宽度方向设置，所述第二槽部和第三槽部分别连接于所述第一槽部的两侧。

可选地，所述天线单元还包括馈电组件，所述馈电组件的一端与所述馈电结构电连接，所述馈电组件的另一端与所述磁偶极子组件电连接。

可选地，所述第一板体与所述介质谐振器沿所述介质基板的厚度方向齐平，所述第板体与所述介质谐振器沿所述介质基板的厚度方向齐平。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，包括上述任一项天线单元。

本申请实施例提供了一种天线单元，包括介质基板、接地板、介质谐振器、磁偶极子组件和馈电结构，所述介质基板包括相对设置的第一表面和第二表面；所述接地板设置于所述第一表面,所述接地板设有缝隙；所述介质谐振器设置于所述接地板，所述介质谐振器与所述缝隙耦合；所述磁偶极子组件设置于所述接地板，所述磁偶极子组件与所述介质谐振器耦合；所述馈电结构设置于所述第二表面，所述馈电结构包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述缝隙对应，所述第二馈电部与磁偶极子组件连接，通过将所述磁偶极子组件和介质谐振器设置于所述介质基板的第一表面，形成磁偶极子天线和介质谐振器天线两种天线方向图的叠加，将所述馈电结构设置于第二表面，并且与所述磁偶极子电连接，达到磁偶极子天线信号幅度相同，相位相反的目的，磁偶极子天线和介质谐振器天线叠加后得到的天线具有较宽的波束，有利于天线的大角度扫描。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型实施例中天线单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中天线单元的另一角度结构示意图；

图3是本实用新型实施例中天线单元的***图；

图4是本实用新型实施例中天线单元的局部结构示意图；

图5是本实用新型实施例中天线单元的局部结构示意图；

图6是本实用新型实施例中天线单元的另一角度结构示意图；

图7是本实用新型实施例中天线单元的馈电结构示意图；

图8是本实用新型实施例中天线单元的馈电结构另一示意图；

图9是本实用新型实施例中天线单元的另一角度***图；

图10是本实用新型实施例中介质谐振器、磁偶极子组件叠加后的效果图；

图11是本实用新型实施例中天线单元的介质谐振器和磁偶极子组件叠加后的方向图；

图12是本实用新型实施例中天线单元的介质谐振器产生的工作频率效果图；

图13是本实用新型第天线单元的介质谐振器产生的工作频率功率效果图；

图14是本实用新型实施例中天线单元波束宽度叠加示意图；

图15是本实用新型施例中天线单元的介质谐振器在一谐振点上的方向图；

图16是本实用新型施例中天线单元的介质谐振器另一谐振点上的方向图；

图17是本实用新型实施例中天线单元介质谐振器两个谐振点的方向图叠加后得到的方向图。

具体实施方式中的附图标号如下：100、天线单元；10、介质基板；101、第一表面；102、第二表面；20、接地板；201、缝隙；202、第一通孔；203、第二通孔；30、介质谐振器；40、磁偶极子组件；401、第一偶极子；402、第二偶极子；411、第一金属件；4111、第一槽部；4112、第二槽部；4113、第三槽部；412、第一板体；402、第二偶极子；421、第二金属件；4211、第四槽部；4212、第五槽部；4213、第六槽部；422、第二板体；50、馈电结构；501、第一馈电部；502、第二馈电部；503、馈电主体；504、第一枝节；541、第四竖立部；542、第三平直部；505、第二枝节；551、第一竖立部；552、第一平直部；553、第二竖立部；554、第二平直部；555、第三竖立部；506、第三枝节；60、馈电组件；601、第一金属棒；602、第二金属棒。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参阅图1、图2和图3，本实用新型提供了一种天线单元100，所述天线单元100包括介质基板10、接地板20、介质谐振器30、磁偶极子组件40和馈电结构50，所述介质基板10包括相对设置的第一表面101和第二表面102，所述接地板20设置于所述第一表面101，所述接地板20设有缝隙201，所述介质谐振器30和磁偶极子均设置于所述接地板20，所述介质谐振器30与所述缝隙201耦合，所述磁偶极子组件40与所述介质谐振器30耦合，所述馈电结构50设置于所述第二表面102，所述馈电结构50用于为所述天线单元100馈电，并且调整所述磁偶极子组件40的信号幅度，使得磁偶极子组件40的信号幅度相同以及相位相反，所述介质谐振器30和磁偶极子组件40叠加后得到宽波束天线。

请继续参阅图3,所述磁偶极子组件40包括第一偶极子401和第二偶极子402，所述第一偶极子401和第二偶极子402间隔设置，所述介质谐振器30位于第一偶极子401和第二偶极子402之间,形成磁偶极子天线方向图和介质谐振器30天线方向图两种天线反方向图的叠加，得到宽波束的天线单元100。在一些优选的实施例中，所述介质谐振器30的尺寸为3.76X3.76x2.16mm DK＝10，其中DK为介质谐振器30的介电常数。

请参阅图4和图5，所述第一偶极子401包括第一金属件411和第一板体412，所述第二偶极子402包括第二金属件421和第二板体422，所述第一板体412设置于接地板20，所述第一金属件411设置于所述第一板体412，所述第二板体422设置于接地板20，所述第二金属件421设置于所述第二板体422，所述馈电结构50分别与所述第一金属件411和第二金属件421连接，为所述磁偶极子组件40馈电。

请继续参阅图4,更具体的，所述第一板体412面向所述介质谐振器30的一侧设置有第一金属件411，所述第一金属件411包括第一槽部4111、第二槽部4112和第三槽部4113，所述第一槽部4111沿所述第一板体412的长度方向设置，所述第二槽部4112和第三部段沿着所述第二板体422的宽度方向设置，所述第二槽部4112和第三槽部4113分别连接于所述第一槽部4111的两侧,所述第一板体412与接地板20电连接。由于第一板体412可导电，因此，第一金属件411形成了缝隙201，所述第一金属件411的周围分布有电流，构成了回路，即所述第一金属件411形成了磁偶极子。

请继续参阅图5，所述第二板体422面向所述介质谐振器30的一侧设置有第二金属件421，所述第二金属件421包括第四槽部4211、第五槽部4212和第六槽部4213，所述第四槽部4211沿所述第二板体422的长度方向设置，所述第五槽部4212和第六部段沿着所述第二板体422的宽度方向设置，所述第五槽部4212和第六槽部4213分别连接于所述第四槽部4211的两侧,所述第二板体422与接地板20电连接。由于第二板体422可导电，因此，第二金属件421形成了缝隙201，所述第二金属件421的周围分布有电流，构成了回路，即所述第二金属件421形成了磁偶极子。

在一些优选的实施例中，所述第一板体412与所述介质谐振器30沿所述介质基板10的厚度方向齐平，所述第二板体422与所述介质谐振器30沿所述介质基板10的厚度方向齐平，以使天线单元100具有较好地接收信号的能力。

请参阅图6，馈电结构50包括第一馈电部501和第二馈电部502，所述第一馈电部501与所述缝隙201对应，所述第二馈电部502与磁偶极子组件40电连接，所述天线馈电后，电磁波能量通过所述第一馈电部501与缝隙201耦合传导至所述介质谐振器30。

更具体的，请参阅图7，所述馈电结构50包括馈电主体503、第一枝节504、第二枝节505和第三枝节506，所述第一枝节504、第二枝节505和第三枝节506的一端均与所述馈电主体503连接，所述第一枝节504与所述第一偶极子401电连接，更具体的，所述第一枝节504与所述第一金属件411电连接，所述第三枝节506与所述第二偶极子402电连接，更具体的，所述第三枝节506与第二金属件421电连接，所述第二枝节505与所述缝隙201对应,所述馈电主体503、第一枝节504、第二枝节505和第三枝节506构成一个一分三功分器，为所述天线单元100馈电，并且达到磁偶极子组件40信号幅度相同，相位相反的目的。

请继续参阅图8，所述第二枝节505包括依次垂直连接的第一竖立部551、第一平直部552、第二竖立部553、第二平直部554和第三竖立部555，所述第一平直部552和第二平直部554相对设置，所述第三竖立部555与所述缝隙201对应，所述第一枝节504包括第四竖立部541和第三平直部542，所述第四竖立部541的一端垂直连接于所述馈电主体503的一端，所述第三平直部542的一端垂直连接于所述第四竖立部541的另一端，所述第三平直部542的另一端与所述第一偶极子401电连接。

请参阅图9，所述天线单元100还包括馈电组件60，所述馈电组件60的一端与所述馈电结构50电连接，所述馈电组件60的另一端与所述磁偶极子组件40电连接，电磁波能量通过馈电组件60传导至所述磁偶极子组件40。所述接地板20设有第一通孔202和第二通孔203，所述馈电组件60包括第一金属棒601和第二金属棒602，所述第一金属棒601穿过所述第一通孔202固定于所述介质基板10，所述第一金属棒601的另一端与所述第一金属件411连接，所述第二金属棒602穿过所述第二通孔203固定于所述介质基板10，所述第二金属棒602的另一端与所述第二金属件421连接。

本申请实施例提供了一种天线单元100，包括介质基板10、接地板20、介质谐振器30、磁偶极子组件40和馈电结构50，所述介质基板10包括相对设置的第一表面101和第二表面102；所述接地板20设置于所述第一表面101,所述接地板20设有缝隙201；所述介质谐振器30设置于所述接地板20，所述介质谐振器30与所述缝隙201耦合；所述磁偶极子组件40设置于所述接地板20，所述磁偶极子组件40与所述介质谐振器30耦合；所述馈电结构50设置于所述第二表面102，所述馈电结构50包括第一馈电部501和第二馈电部502，所述第一馈电部501与所述缝隙201对应，所述第二馈电部502与磁偶极子组件40连接，通过将所述磁偶极子组件40和介质谐振器30设置于所述介质基板10的第一表面101，形成磁偶极子天线和介质谐振器30天线两种天线方向图的叠加，将所述馈电结构50设置于第二表面102，并且与所述磁偶极子电连接，达到磁偶极子天线信号幅度相同，相位相反的目的，磁偶极子天线和介质谐振器30天线叠加后得到的天线具有较宽的波束，有利于天线的大角度扫描。

为了方便读者更好地理解本实用新型的实用新型构思，以下对天线阵列进行对比实验：

图10中为介质谐振器30(Dielectric Resonator Antenna,DRA)天线和磁偶极子组件40(磁偶极子又称磁源流)天线的波束图叠加后得到的天线单元100宽波束图。

图11为介质谐振器30(Dielectric Resonator Antenna,DRA)天线和磁偶极子天线的方向图叠加后得到的天线单元100方向图。

图11为天线单元100的介质谐振器30工作覆盖频率为35GHz和36GHZ，图12中的F1为天线单元100在35GHZ的功率，F2为天线单元100在36GHZ的功率。

图13为介质谐振器30在其中一个谐振点频段内，介质内电场分布近似于谐振点处的电场分布。当两个谐振频率相对接近时，天线的辐射方向图等效于两个谐振模式的辐射方向图的叠加，其中真实的介质谐振器30的工作频率在35Ghz的方向图如图14(归一化方向图)，介质谐振器30在36GHZ频率的方向图如图15(归一化方向图)最终合成的35.5Ghz的方向图(归一化方向图)如图17可以发现3dB的方向图E面H面均为140度以上，需要说明的是，在天线领域，天线的E平面也叫电面，是指平行于电场方向的方向平面。H平面也叫磁面，是指平行于磁场方向的方向平面，对比图15-图17得知，天线单元100的E平面和H平面的波束宽度均有了一定的提升。

本实用新型实施例还提供了一种通信设备，具体实施方式可参阅上述天线单元100，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种天线单元，其特征在于，包括：

介质基板，包括相对设置的第一表面和第二表面；

接地板，设置于所述第一表面,所述接地板设有缝隙；

介质谐振器，设置于所述接地板，所述介质谐振器与所述缝隙耦合；

磁偶极子组件，设置于所述接地板，所述磁偶极子组件与所述介质谐振器耦合；

馈电结构，所述馈电结构设置于所述第二表面，所述馈电结构包括第一馈电部和第二馈电部，所述第一馈电部与所述缝隙对应，所述第二馈电部与磁偶极子组件电连接。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，

所述磁偶极子组件包括第一偶极子和第二偶极子，所述第一偶极子和第二偶极子间隔设置，所述介质谐振器位于第一偶极子和第二偶极子之间。

3.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，

所述馈电结构包括馈电主体、第一枝节、第二枝节和第三枝节，所述第一枝节、第二枝节和第三枝节的一端均与所述馈电主体连接，所述第一枝节与所述第一偶极子电连接，所述第三枝节与所述第二偶极子电连接，所述第二枝节与所述缝隙对应。

4.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，

所述第二枝节包括依次垂直连接的第一竖立部、第一平直部、第二竖立部、第二平直部和第三竖立部，所述第一平直部和第二平直部相对设置。

5.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，

所述第一枝节包括第四竖立部和第三平直部，所述第四竖立部的一端垂直连接于所述馈电主体的一端，所述第三平直部的一端垂直连接于所述第四竖立部的另一端，所述第三平直部的另一端与所述第一偶极子电连接。

6.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，

所述第一偶极子包括第一金属件和第一板体，所述第一板体设置于接地板，所述第一金属件设置于所述第一板体，所述第一金属件与所述第一枝节电连接。

7.根据权利要求6所述的天线单元，其特征在于，

所述第一金属件包括第一槽部、第二槽部和第三槽部，所述第一槽部沿所述第一板体的长度方向设置，所述第二槽部和第三部段沿着所述第一板体的宽度方向设置，所述第二槽部和第三槽部分别连接于所述第一槽部的两侧。

8.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，

所述天线单元还包括馈电组件，所述馈电组件的一端与所述馈电结构电连接，所述馈电组件的另一端与所述磁偶极子组件电连接。

9.根据权利要求6所述的天线单元，其特征在于，

所述第一板体与所述介质谐振器沿所述介质基板的厚度方向齐平。

10.一种通信设备，

其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的天线单元。