一种圆极化天线、天线阵列及电子设备

专利摘要:
本申请公开了一种圆极化天线、天线阵列及电子设备，该圆极化天线，包括：基板，所述基板包括第一表面，以及与所述第一表面相背的第二表面；辐射部，所述辐射部设置于所述基板的第一表面上，且所述辐射部设有切角；反射部，所述反射部设置于所述基板的第二表面上；馈电部，所述馈电部连接于所述辐射部与所述反射部之间；接地部，所述接地部位于所述反射部的下方，所述接地部对应于所述馈电部的部分设有导通孔，且所述导通孔的边缘与所述馈电部之间设有间隙。由此该圆极化天线能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
公开号:CN214336910U
申请号:CN202022556402.3U
申请日:2020-11-06
公开日:2021-10-01
发明作者:许悦；尹作彪；张西洋
申请人:Blue Chuangyuan Beijing Technology Co ltd；
IPC主号:H01Q1-38

专利说明:
[n0001] 本申请涉及无线通讯技术领域，特别涉及一种圆极化天线、天线阵列及电子设备。
[n0002] 天线是将接收到的空间辐射信号转换为传输线上的导行波的重要微波器件。其中，线极化天线具有结构简单、设计加工方便等特点被广泛应用。但是，线极化天线的极化方向为固定方向，当与待测辐射场信号极化方向存在一定偏角时，会出现极化失配，使得接收功率出现较大偏差。当偏角达到90°时，即极化方向正交时，则会出现完全极化适配，导致线极化天线接收不到信号，从而影响天线的使用，无法满足天线的使用需求。
[n0003] 本申请的目的在于提供一种圆极化天线、天线阵列及电子设备，以解决以上现有技术中的技术问题。
[n0004] 第一方面，根据本申请的实施例，提供了一种圆极化天线，包括：
[n0005] 基板，所述基板包括第一表面，以及与所述第一表面相背的第二表面；
[n0006] 辐射部，所述辐射部设置于所述基板的第一表面上，且所述辐射部设有切角；
[n0007] 反射部，所述反射部设置于所述基板的第二表面上；
[n0008] 馈电部，所述馈电部连接于所述辐射部与所述反射部之间；
[n0009] 接地部，所述接地部位于所述反射部的下方，所述接地部对应于所述馈电部的部分设有导通孔，且所述导通孔的边缘与所述馈电部之间设有间隙。
[n0010] 在一种可能的实现方式中，所述馈电部为设置在所述辐射部上靠近边缘部分的金属化过孔，且所述金属化过孔穿过所述反射部。
[n0011] 在一种可能的实现方式中，所述辐射部为多边形。
[n0012] 在一种可能的实现方式中，所述辐射部为正方形。
[n0013] 在一种可能的实现方式中，所述切角的数量为两个，两个所述切角位于所述辐射部的一条对角线上。
[n0014] 在一种可能的实现方式中，所述切角的形状为三角形。
[n0015] 在一种可能的实现方式中，所述切角的垂直长度为3mm-8mm。
[n0016] 第二方面，根据本申请的实施例，提供了一种天线阵列，包括多个天线及上述的圆极化天线。
[n0017] 在一种可能实现的方式中，多个所述天线以所述圆极化天线为中心呈环形阵列分布。
[n0018] 第三方面，根据本申请的实施例，提供了一种天线阵列，包括多个阵元，每个所述阵元包括至少一个上述的圆极化天线。
[n0019] 在一种可能实现的方式中，每个所述阵元包括一个所述圆极化天线，且多个所述阵元呈圆形阵列分布。
[n0020] 在一种可能实现的方式中，每个所述阵元包括至少两个所述圆极化天线，且多个所述阵元呈方形阵列分布，相邻的阵元在方向上依次旋转90°。
[n0021] 在一种可能实现的方式中，每个所述圆极化天线的金属化过孔均靠近所述天线阵列的中心。
[n0022] 第四方面，根据本申请的实施例，提供了一种电子设备，包括上述的圆极化天线和/或上述的天线阵列。
[n0023] 本申请提供一种圆极化天线、天线阵列及电子设备，该圆极化天线能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
[n0024] 为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[n0025] 图1为本申请一实施例示出的一种圆极化天线的俯视图；
[n0026] 图2为图1的立体图；
[n0027] 图3为图1的剖面图；
[n0028] 图4为本申请另一实施例示出的一种圆极化天线的回波损耗S11曲线图；
[n0029] 图5为本申请又一实施例示出的一种圆极化天线的轴比曲线图；
[n0030] 图6为本申请一实施例示出的一种天线阵列的结构图；
[n0031] 图7为本申请另一实施例示出的一种天线阵列的回波损耗S11曲线图；
[n0032] 图8为本申请另一实施例示出的一种天线阵列的轴比曲线图；
[n0033] 图9为本申请又一实施例示出的一种天线阵列的结构图；
[n0034] 图10为本申请又一实施例示出的一种天线阵列的结构图。
[n0035] 其中，1-基板，11-第一表面，12-第二表面，2-金属化过孔，3-切角，4-辐射部，5-反射部，6-导通孔。
[n0036] 下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[n0037] 第一方面，如图1所示，根据本申请的实施例，提供了一种圆极化天线，包括：基板1，基板1包括第一表面11，以及与第一表面11相背的第二表面12；辐射部4，辐射部4设置于基板1的第一表面11上，且辐射部4设有切角3；反射部5，反射部5设置于基板1的第二表面12上；馈电部，馈电部连接于辐射部4与反射部5之间；接地部，接地部位于反射部5的下方，接地部对应于馈电部的部分设有导通孔6，且导通孔6的边缘与馈电部之间设有间隙。
[n0038] 其中，基板1的材质选可为双马来酰亚胺三嗪树脂或玻璃纤维强化氧树脂制成的印刷电路板，也可以为聚酰亚胺制成的可挠性薄片基板，甚至可整合于电路的一部分，以减少所占据的空间。在一些较优的实现方式中，基板1为FR4介质基板。FR4材料具有电绝缘性稳定、平整度好、表面光滑、无凹坑、厚度公差标准的优点，具有良好的电气特性，受环境影响较小。基板1可为规则形状，例如圆形或矩形等，也可为不规则形状，本实施例不做严格限定。
[n0039] 辐射部4、反射部5及接地部可采用贴片结构，具体地，贴片可采用银、铝、铁、锌或金属合金等导电材料制成，优选使用损耗低的导电材料，如铜或银面，当然也可采用非金属，例如石墨、加入导电物质形成复合塑料材料等，本实施例不限定。辐射部4的面积小于基板1的第一表面11的面积，从而能够简化生产工艺流程。反射部5的面积与基板1的第二表面12的面积相同，利用反射部5来进行电磁波的反射，以提高增益。
[n0040] 辐射部4的切角3使辐射部4形成多边形结构，从而使得辐射部4能够形成圆极化的辐射体，能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，特别是作为蓝牙通讯领域的信号收发设备，满足了天线的使用需求。并且辐射部4的切角3通过切割即可成型，操作方便且价格低廉。
[n0041] 综上，本实施例提供一种的圆极化天线，能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
[n0042] 在一种可能的实现方式中，如图1和图2所示，馈电部为设置在辐射部4上靠近边缘部分的金属化过孔2，且金属化过孔2穿过反射部5。
[n0043] 相比于将金属化过孔2设置在辐射部4的其他部分，将金属化过孔2设置在靠近辐射部4边缘的部分，在具体应用中，便于调整天线的安装方向，从而使金属化过孔2靠近待连接的部件，从而方便连接线路的布线。
[n0044] 在另一种可能的实现方式中，辐射部4为多边形。可选地，辐射部4采用平行四边形结构，有助于对各部分机构进行布置和设计。进一步地，如图1和图2所示，辐射部4为正方形，以进一步方便布置和设计。
[n0045] 在又一种可能的实现方式中，切角3的数量为两个，两个切角3位于辐射部4的一条对角线上。在辐射部4上对称切去对角线上的两个角，通过改变等效阻抗，实现圆极化特性。具体地，切角3的形状为三角形；在一些较优的实现方式中，切线与辐射部4的侧边的延长线之间的夹角为45°，从而可以产生不同的圆极化频段，通过对切角3角度的精确控制，能够对圆极化的频段进行有效的调整。
[n0046] 进一步地，切角3的垂直长度d为3mm-8mm。切角3的垂直长度d在3mm-8mm范围内，圆极化天线的谐振频点均在2.4G附近，且圆极化特性均比较好。并且在切角3的垂直长度为5mm处，天线性能更为优异。
[n0047] 示例性的，圆极化天线的基板1采用FR4介质基板，厚度为1.6mm，辐射部4采用边长为28.3mm的正方形贴片，切角3的垂直长度d分别取3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm。根据上述参数，利用仿真软件进行仿真，如图4所示，在切角3的垂直长度d分别取3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm的回波损耗S11曲线图中，天线谐振频点均在2.4G附近，且圆极化特性均比较好，并且在切角3的垂直长度d为5mm处，天线性能更为优异。
[n0048] 在另一例子中，圆极化天线的基板1采用FR4介质基板，厚度为1.6mm，辐射部4采用边长为28.3mm的正方形贴片，切角3的垂直长度d为5mm，水平分量phi分别取0°、20°、40°、60°及80°，利用仿真软件进行仿真，如图5所示，phi分别取0°、20°、40°、60°及80°的轴比曲线图。可以理解，在其他实施例中，天线的各参数可根据实际的需求，由工作人员进行调整，这里不做严格限定。
[n0049] 第二方面，根据本申请的实施例，提供了一种天线阵列，包括多个天线及上述的圆极化天线。
[n0050] 其中，多个天线可采用圆极化天线，可也采用其他类型的天线，例如双极化天线等，本申请不做严格限定。该天线阵列中包括上述实施例中所阐述的圆极化天线，因此，该天线阵列能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
[n0051] 进一步地，多个天线以圆极化天线为中心呈环形阵列分布。
[n0052] 示例性的，如图6所示，多个天线也采用圆极化天线，也就是天线阵列中的所有天线都为圆极化天线。并且在排布时，呈环形阵列分布的圆极化天线中，相邻的圆极化天线中在方向上依次旋转90°，从而提高天线阵列的工作频率带宽，有效解决了微带天线带宽窄的问题。
[n0053] 在位于中心的圆极化天线与相邻的圆极化天线之间的距离L为5mm的情况，利用仿真软件进行仿真，得到图7所示的该天线阵列的回波损耗S11曲线图，以及图8所示的该天线阵列的轴比曲线图。
[n0054] 第三方面，根据本申请的实施例，提供了一种天线阵列，包括多个阵元，每个阵元包括至少一个上述的圆极化天线。
[n0055] 其中，每个阵元的圆极化天线的数量可以为一个，也可以为两个以上，本申请不做严格限定。该天线阵列中包括上述实施例中所阐述的圆极化天线，因此，该天线阵列能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
[n0056] 在一种可能实现的方式中，如图9所示，每个阵元包括一个圆极化天线，且多个阵元呈圆形阵列分布。
[n0057] 在本实现方式中，多个圆极化天线形成圆形阵列，从而使该天线阵列中心对称，各个方向天线性能的差异小。并且相邻的圆极化天线不平行，从而将圆极化天线之间的耦合减少到最小。另外，该天线阵列中部有较大空间，这样就可方便布设微带线和射频开关阵列。
[n0058] 进一步地，每个圆极化天线的金属化过孔2均靠近天线阵列的中心，从而使各圆极化天线的馈点向中间集中，便于微带线引出。
[n0059] 在另一种可能实现的方式中，如图10所示，每个阵元包括至少两个圆极化天线，且多个阵元呈方形阵列分布，相邻的阵元在方向上依次旋转90°。
[n0060] 其中，每个阵元的圆极化天线可组成N行M列的天线单元，其中，N和M为不小于1的正整数。每行或每列的圆极化天线的数量可以相同，也可以不同。
[n0061] 在本实现方式中，相邻的阵元在方向上依次旋转90°，使得方形阵元得以紧密排列，并且该种排布方式适合于常见的圆角方形外壳，提高天线阵列的适用性。另外，位于中部附近的圆极化天线可以灵活布置位置，方便避开微带线和射频开关位置。
[n0062] 进一步地，每个圆极化天线的金属化过孔2均靠近天线阵列的中心，从而使各圆极化天线的馈点向中间集中，便于微带线引出。
[n0063] 上述的天线阵列可以应用于蓝牙AOA(Angle Of Arrival，达角测距)通信的定位，具体应用而言，上述天线阵列可安装在接收端的电子设备中，在接收到蓝牙信号后，将所接收到的蓝牙馈入至计算模块，计算模块将各个圆极化天线的蓝牙信号转化为各圆极化天线接收到信号的相位与频率等信号参数，根据这些信号参数通过AOA算法即可计算得到发射端的精确位置信息。并且，圆极化天线能够接收任意极化方向的来波，从而其所组成的天线阵列也能够接收任意极化方向的来波，不会遗失信号，进而降低了相位、频率等信号参数的误差，有利于后续的AOA估计和定位解算，提高定位的准确性。
[n0064] 第四方面，根据本申请的实施例，提供了一种电子设备，包括上述的圆极化天线和/或上述的天线阵列。
[n0065] 该电子设备包括但不限于蓝牙定位设备等，该电子设备包括上述实施例中所阐述的天线结构，因此，该电子设备能够接收任意极化方向的来波，避免了接收不到信号的情况发生，满足了天线的使用需求。
[n0066] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[n0067] 应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

权利要求:
Claims (14)
[0001] 1.一种圆极化天线，其特征在于，包括：
基板(1)，所述基板(1)包括第一表面(11)，以及与所述第一表面(11)相背的第二表面(12)；
辐射部(4)，所述辐射部(4)设置于所述基板(1)的第一表面(11)上，且所述辐射部(4)设有切角(3)；
反射部(5)，所述反射部(5)设置于所述基板(1)的第二表面(12)上；
馈电部，所述馈电部连接于所述辐射部(4)与所述反射部(5)之间；
接地部，所述接地部位于所述反射部(5)的下方，所述接地部对应于所述馈电部的部分设有导通孔(6)，且所述导通孔(6)的边缘与所述馈电部之间设有间隙。
[0002] 2.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述馈电部为设置在所述辐射部(4)上靠近边缘部分的金属化过孔(2)，且所述金属化过孔(2)穿过所述反射部(5)。
[0003] 3.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述辐射部(4)为多边形。
[0004] 4.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述辐射部(4)为正方形。
[0005] 5.根据权利要求3或4所述的圆极化天线，其特征在于，所述切角(3)的数量为两个，两个所述切角(3)位于所述辐射部(4)的一条对角线上。
[0006] 6.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述切角(3)的形状为三角形。
[0007] 7.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述切角(3)的垂直长度为3mm-8mm。
[0008] 8.一种天线阵列，其特征在于，包括多个天线及一个如权利要求1-7任一项所述的圆极化天线。
[0009] 9.根据权利要求8所述的天线阵列，其特征在于，多个所述天线以所述圆极化天线为中心呈环形阵列分布。
[0010] 10.一种天线阵列，其特征在于，包括多个阵元，每个所述阵元包括至少一个所述如权利要求1-7所述的圆极化天线。
[0011] 11.根据权利要求10所述的天线阵列，其特征在于，每个所述阵元包括一个所述圆极化天线，且多个所述阵元呈圆形阵列分布。
[0012] 12.根据权利要求10所述的天线阵列，其特征在于，每个所述阵元包括至少两个所述圆极化天线，且多个所述阵元呈方形阵列分布，相邻的阵元在方向上依次旋转90°。
[0013] 13.根据权利要求10-12任一项所述的天线阵列，其特征在于，每个所述圆极化天线的金属化过孔(2)均靠近所述天线阵列的中心。
[0014] 14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的圆极化天线或如权利要求8-13任一项所述的天线阵列。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022556402.3U|CN214336910U|2020-11-06|2020-11-06|一种圆极化天线、天线阵列及电子设备|CN202022556402.3U| CN214336910U|2020-11-06|2020-11-06|一种圆极化天线、天线阵列及电子设备|