本技术实施例涉及通信领域,尤其涉及一种天线及通讯设备。
背景技术:
1、随着5g通信技术的发展,基站天线增益将成为评判天线性能的重要指标,特别是对于大规模多输入多输出(massive mimo,mm)系统,高增益天线可以极大程度地降低天线功耗,并实现基站天线更大的有效覆盖范围。相关研究中,通过天线上方加载的超表面透镜调控馈源出射波,馈源出射的准球面波经过超表面后以接近平面波的形式出射,从而获得较高的口面效率,实现天线的高增益。
2、然而,受限于在天线上方加载的超表面透镜的结构配置关系,天线剖面较高,限制了其在实际场景中的应用。
技术实现思路
1、本技术实施例提供了一种天线及通讯设备,通过对天线介质基板的优化设计,能够在有效提升天线的口面效率的基础上,合理控制天线剖面高度。
2、本技术实施例第一方面提供了一种天线,该天线包括辐射体单元、第一介质基板、第二介质基板和金属地板;其中,其第一介质基板和第二介质基板在第三方向上相对设置,且金属地板配置在第一介质基板上;其辐射体单元包括辐射贴片和引向片,辐射贴片位于第一介质基板上,引向片位于第二介质基板与第一介质基板相对的表面上;第二介质基板配置为:其板体材料的介电常数,自板体中部向板沿侧呈递减的趋势变化;其中,第三方向为与基准平面相交的方向,基准平面与所述金属地板所在的平面相平行,在实际应用中,第三方向可以与基准平面相垂直。如此设置,基于材料介电常数渐变第二介质基板,不同介电能力的基板部分对电磁波产生不同的相位滞后效果,在实际应用中,板体中部位置至板沿之间的材料介电常数递减,第二介质基板的相应板体部分对电磁波辐射形成的相位滞后量相应递减,可提升天线辐射的电磁波相位均一性,从而提升天线口面效率,实现高增益特性。
3、与此同时,对电磁波产生不同的相位滞后效果的结构,为天线自身的构成部分,无需额外增加天线体积即可实现高增益。
4、示例性的,该天线可以为双极化天线,或者单极化天线。对于双极化天线来说,两个馈点沿第二方向间隔设置,第二方向为位于基准平面内的方向,且该第二方向和第三方向可以相垂直。
5、基于第一方面,本技术实施例还提供了第一方面的第一种实施方式:该第二介质基板的板体材料的介电常数,自板体中部沿第一方向向板沿侧呈递减的趋势变化;其中,第一方向为位于基准平面内的一个方向。这样,板体成型相对简单,工艺成本可控。
6、示例性的,沿第一方向,该第二介质基板的板体可构建形成不同介电常数区域。在实际应用中,不同介电常数区域可分体成型,再集成为第二介质基板;或者,还可以一体成型具有不同介电常数区域的第二介质基板。在实际应用中,位于基准平面内的第一方向可以与第二方向相垂直。
7、基于第一方面的第一种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第二种实施方式:该板体材料的介电常数,自板体中部沿第二方向向板沿侧呈递减的趋势变化;其中,第二方向为位于基准平面内的另一个方向。如此设置,该第二介质基板对电磁波辐射相位滞后量,可以在两个维度上获得相应递减的作用,可进一步提升电磁波相位均一性,进而提升天线口面效率。
8、示例性的,该天线可以为双极化天线,或者单极化天线。对于双极化天线来说,两个馈点沿第二方向间隔设置,在实际应用中,第一方向、第二方向和第三方向可以分别相垂直。
9、基于第一方面,本技术实施例还提供了第一方面的第三种实施方式:该第二介质基板的板体材料的介电常数,自板体中部向板体外周沿呈递减的趋势变化。这样,基于位于板体中部位置的高介电常数区域,其他介电常数递减的环状区域,依次嵌套于该高介电常数区域外部,位于最外圈的环状区域的材料介电常数最低。
10、示例性的,位于板体中部位置的高介电常数区域可以为方形,相应地,其他介电常数区域为方形环状;或者,位于板体中部位置的高介电常数区域可以为圆形或其他异形,其他介电常数区域相应为圆环状,或者其他适配形状。
11、基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第四种实施方式:在递减变化的方向上,第二介质基板的板体包括依次构建形成的多个介电常数区域,各介电常数区域的材料介电常数呈梯度变化。
12、在实际应用中,在递减变化的方向上,第二介质基板的板体材料的介电常数还可以呈线性变化。
13、基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第五种实施方式:在第三方向上,第一介质基板和第二介质基板间隔相对设置。这样,辐射体和引向片分别配置相应的介质基板,也即分别提供基础支撑,在实际应用中,第二介质基板具体可以通过支撑柱实现支撑固定,结构可靠性较高。
14、基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第六种实施方式:在第三方向上,第一介质基板的本体与第二介质基板的本体对接为一体。这样,辐射体和引向片由一体式的介质基板提供支撑,电流在穿过介质基板时会受到一定的衰减和相位变化,可能会影响到天线的频率响应和辐射特性,在具体实现中,可以综合考虑介质基板的物理性质以及辐射体单元的布局,以最大限度地减少损耗和相位变化。如此设置,在提升天线口面效率的基础上,组装关系相对简单。
15、基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,或第一方面的第六种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第七种实施方式:该天线为微带天线,辐射体为辐射贴片。其中,引向片可覆于第二介质基板的上表面,或者覆于第二介质基板的下表面,或者形成在第二介质基板的本体内。
16、示例性的,该辐射贴片和引向片可以采用不同的结构形式,例如但不限于,辐射贴片可以为圆形贴片天线形式、环型天线形式或者槽天线形式;引向片可以为开槽贴片、环形贴片或圆形贴片等形式。
17、在实际应用中,该微带天线的馈电实现方式,可以采用直馈、耦合馈电等方式;例如但不限于,可以为探针直接馈电的结构形式,两个馈电点位于辐射贴片中,具体由探针直接接触激励;可以为微带线直接馈电的结构形式,传输线与辐射贴片侧边延伸形成的连接部连接进行馈电,两个馈电点位于馈线一端;或者,还可以为馈电片和辐射贴片耦合的结构形式,馈电结构位于辐射贴片下方,两个馈电点在耦合馈电馈线一端。
18、基于第一方面,或第一方面的第一种实施方式,或第一方面的第二种实施方式,或第一方面的第三种实施方式,或第一方面的第四种实施方式,或第一方面的第五种实施方式,或第一方面的第六种实施方式,或第一方面的第七种实施方式,本技术实施例还提供了第一方面的第八种实施方式:该辐射体单元为阵列排布的多个,在实际应用中,该阵列排布的规则可以为一维阵列或二维阵列。
19、示例性的,该二维阵列为矩形阵列或环形阵列。
20、本技术实施例第二方面提供了一种通讯设备,包括天线、射频单元和信号处理单元,该信号处理单元通过射频单元与天线连接,该天线为如前所述的天线。
21、在实际应用中,该通讯设备可以蜂窝网基站、wi-fi基站或物联网基站;或者,该通讯设备还可以为雷达或者其他设备。
1.一种天线,其特征在于,包括辐射体单元、第一介质基板、第二介质基板和金属地板;所述第一介质基板和所述第二介质基板在第三方向上相对设置,且所述金属地板配置在所述第一介质基板上;
2.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第二介质基板的板体材料的介电常数,自板体中部沿第一方向向板沿侧呈递减的趋势变化;所述第一方向为位于所述基准平面内的一个方向。
3.根据权利要求2所述的天线,其特征在于,所述第二介质基板的板体材料的介电常数,自板体中部沿第二方向向板沿侧呈递减的趋势变化;所述第二方向为位于所述基准平面内的另一个方向。
4.根据权利要求1所述的天线,其特征在于,所述第二介质基板的板体材料的介电常数,自板体中部向板体外周沿呈递减的趋势变化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线,其特征在于,在所述递减变化的方向上,所述第二介质基板的板体包括依次构建形成的多个介电常数区域,各所述介电常数区域的材料介电常数呈梯度变化。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的天线,其特征在于,在所述递减变化的方向上,所述第二介质基板的板体材料的介电常数呈线性变化。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线,其特征在于,在第三方向上,所述第一介质基板和所述第二介质基板间隔相对设置。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的天线,其特征在于,在第三方向上,所述第一介质基板的本体与所述第二介质基板的本体对接为一体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线,其特征在于,所述天线为微带天线,所述辐射体为辐射贴片。
10.根据权利要求9所述的天线,其特征在于,所述引向片覆于所述第二介质基板的上表面,或者覆于所述第二介质基板的下表面,或者形成在所述第二介质基板的本体内。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线,所述辐射体单元为阵列排布的多个,且所述阵列排布的规则为一维阵列或二维阵列。
12.根据权利要求11所述的天线,其特征在于,所述二维阵列为矩形阵列或环形阵列。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的天线,其特征在于,所述天线为双极化天线,或者为单极化天线。
14.一种通讯设备,其特征在于,包括天线、射频单元和信号处理单元,所述信号处理单元通过所述射频单元与所述天线连接,所述天线为权利要求1-13中任一项所述的天线。
