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CN114336013A - 一种终端天线 - Google Patents

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CN114336013A
CN114336013A CN202210015090.6A CN202210015090A CN114336013A CN 114336013 A CN114336013 A CN 114336013A CN 202210015090 A CN202210015090 A CN 202210015090A CN 114336013 A CN114336013 A CN 114336013A
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antenna
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optimization
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周大为
李元鹏
张志军
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Honor Device Co Ltd
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Abstract

本申请实施例公开了一种终端天线,涉及天线技术领域。能够解决目前天线方案中高次模方向图恶化的问题。该终端天线包括:原始辐射部分和方向图优化部分,该原始辐射部分包括如下天线中的任一种:偶极子天线,单极子天线,缝隙天线,左手天线。该方向图优化部分包括与该原始辐射部分均不连接的第一部分和第二部分,该第一部分和该第二部分分别通过耦合的方式设置在该原始辐射部分的长边的两侧。该第一部分和该第二部分在该原始辐射部分上的投影覆盖原始辐射部分中设置的馈源。

Description

一种终端天线
技术领域
本申请涉及天线技术领域,尤其涉及一种终端天线。
背景技术
随着电子设备的发展,对于天线性能的要求越来越高;其中就包括对天线方向图全向性的要求。在目前的方案中,基模(如1/2波长模式)可以具有较好的方向图全向性。而用于覆盖较高频段的高次模(如1.5倍波长模式)的方向图全向性由于电流反向点的存在而出现较差的情况。
基于此,在终端设备上需要通过提升高次模方向图提升天线性能。
发明内容
本申请实施例提供一种终端天线,能够解决目前天线方案中,高次模(如1.5倍波长模式)下,由于电流/电场反向导致的方向图恶化的问题。
为了达到上述目的,本申请实施例采用如下技术方案:
第一方面,提供一种终端天线,该终端天线设置在电子设备中,该终端天线包括:原始辐射部分和方向图优化部分,该原始辐射部分包括如下天线中的任一种:偶极子天线,单极子天线,缝隙天线,左手天线。该方向图优化部分包括与该原始辐射部分均不连接的第一部分和第二部分,该第一部分和该第二部分分别通过耦合的方式设置在该原始辐射部分的长边的两侧。该第一部分和该第二部分在该原始辐射部分上的投影覆盖原始辐射部分中设置的馈源。
基于该方案,通过在现有天线方案的两侧设置方向图优化部分,实现对高次模工作场景下的方向图优化。其中,方向图优化枝节通过电场耦合的形式馈入能量,使得在原始辐射部分工作在1.5倍波长模式的情况下,方向图优化枝节上的电流方向可以与原始辐射枝节上的电流同向,从而通过同向电流包裹原始辐射枝节上的反相电流,这种情况下,整个天线整体从外部看过去,整体上表现为同向的电流分布,由此获取基模的高次模下较好的方向图。在不同实现中,原始辐射部分与方向图优化部分的相对位置关系可以是灵活调整的。比如,方向图优化部分的中心可以与原始辐射部分的中心在一条垂线上。又如,方向图优化部分可以在前述示例的基础上向左或向右移动。
在一种可能的设计中,该第一部分与该原始辐射部分之间的间距为第一值,该第二部分与该原始辐射部分之间的距离为第二值,该第一值和该第二值均处于[0.1mm,3mm]的范围内。基于该方案,在该范围内,方向图优化部分能够较好地通过电场耦合获取能量,从而产生于1.5倍波长模式下的与原始辐射部分上两端同向的电流分布。
在一种可能的设计中,该方向图优化部分的中心点在该原始辐射部分的中垂线的附近。基于该方案,提供了一种方向图优化部分的水平位置的设置限定。基于此,能够较好地补偿原始辐射部分工作在基模的1.5倍波长情况下的方向图凹陷。
在一种可能的设计中,该第一部分和该第二部分关于该原始辐射部分呈轴对称设置。基于该方案,提供了又一种方向图优化部分的设置限定。基于此,能够同时补偿原始辐射部分上侧和下侧的方向图。
在一种可能的设计中,该终端天线的工作频段包括第一频段和第二频段,该第二频段为该第一频段的1.5倍频。基于该方案,提供了本申请提供天线方案的工作频段覆盖限定。本申请提供的终端天线,至少可以用于覆盖基模以及基模对应的1.5倍频。由于优化了1.5倍频的方向图,因此在1.5倍频模式下也能够获取较好的辐射性能。
在一种可能的设计中,该原始辐射部分产生的谐振用于覆盖该第一频段,该方向图优化部分与该原始部分共同产生的谐振用于覆盖该第二频段。基于该方案,原始辐射部分工作在基模的情况下,能够用于通过较好的方向图覆盖第一频段。此外,原始辐射枝节还可以工作在基模的1.5倍波长模式下,结合方向图优化枝节上的同向电流,获取较好的方向图对应的较好的辐射性能。
在一种可能的设计中,该第一部分和/或该第二部分由1/2波长模式覆盖该第二频段,该第一部分和/或该第二部分的长度根据该第二频段的1/2波长确定。基于该方案,方向图优化部分的长度可以对应到基模的1.5倍波长模式的1/2波长。比如,在偶极子、缝隙等天线方案的优化中,方向图优化枝节可以通过激励1/2波长模式来与原始辐射枝节的1.5倍波长模式共同覆盖第二频段。
在一种可能的设计中,该第一部分和/或该第二部分由1/4波长模式覆盖该第二频段,该第一部分和/或该第二部分的长度根据该第二频段的1/4波长确定。基于该方案,方向图优化部分的长度可以对应到基模的1.5倍波长模式的1/4波长。比如,在单极子、左手等天线方案的优化中,方向图优化枝节可以通过激励1/4波长模式来与原始辐射枝节的1.5倍波长模式共同覆盖第二频段。
在一种可能的设计中,该第一部分和/或该第二部分为矩形结构或环形结构或U型结构。基于该方案,提供了三种可能的方向图优化枝节的具体实现。其中,方向图优化枝节为U型结构时,开口可以是向外的,也可以是向内(即朝向原始辐射枝节)的。
在一种可能的设计中,原始辐射部分为偶极子天线,该原始辐射部分包括第一辐射体(b1)和第二辐射体(b2),该第一辐射体(b1)和该第二辐射体(b2)通过馈源连接,该第一辐射体(b1)和该第二辐射体(b2)互相远离的一端分别悬空设置。该方向图优化部分包括悬空设置的第三辐射体(b3)和第四辐射体(b4),该第三辐射体(b3)和该第四辐射体(b4)分别设置在该第一辐射体(b1)和该第二辐射体(b2)长边的不同侧。基于该方案,提供了一种基于偶极子的方向图优化方案的具体实现。
在一种可能的设计中,该第一辐射体(b1)和第二辐射体(b2)的长度之和根据该第一频段的1/2波长确定。该第三辐射体(b3)或第四辐射体(b4)的长度根据该第二频段的1/2波长确定。基于该方案,在偶极子优化方案中,可以通过设置1/2波长长度的方向图优化枝节实现基模的1.5倍频模式的方向图优化。
在一种可能的设计中,原始辐射部分为单极子天线,该原始辐射部分包括第五辐射体,该第五辐射体的一端与馈源连接,该第五辐射体的另一端悬空设置。该方向图优化部分包括第六辐射体和第七辐射体,该第六辐射体和该第七辐射体分别设置在该第五辐射体的长边两侧,该第六辐射体和该第七辐射体的靠近馈源的一端均接地,该第六辐射体和该第七辐射体远离该馈源的一端均悬空设置。基于该方案,提供了一种基于单极子的方向图优化方案的具体实现。
在一种可能的设计中,该第五辐射体的长度之根据该第一频段的1/4波长确定。该第六辐射体或第七辐射体的长度根据该第二频段的1/4波长确定。基于该方案在偶极子优化方案中,可以通过设置1/4波长长度的方向图优化枝节实现基模的1.5倍频模式的方向图优化。
在一种可能的设计中,原始辐射部分为缝隙天线,该原始辐射部分包括第一缝隙(S1),该第一缝隙中设置有馈源。该方向图优化部分包括第二缝隙(S2)和第三缝隙(S3),该第二缝隙(S2)和该第三缝隙(S3)分别设置在该第一缝隙(S1)长边的不同侧。基于该方案,提供了一种基于缝隙的方向图优化方案的具体实现。
在一种可能的设计中,该第一缝隙(S1)的长度根据该第一频段的1/2波长确定。该第二缝隙(S2)或该第三缝隙(S3)的长度根据该第二频段的1/2波长确定。基于该方案,在偶极子优化方案中,可以通过设置1/2波长长度的方向图优化缝隙实现基模的1.5倍频模式的方向图优化。
在一种可能的设计中,该第一部分和该第二部分的电流方向与该原始辐射部分的电流方向相同,或该第一部分和该第二部分的电场方向与该原始辐射部分的电场方向相同。该第一部分和该第二部分的电流方向或电场方向与该原始辐射部分两端的电流方向或电场方向相同。基于该方案,提供了原始辐射部分工作在基模的1.5倍波长模式下,电流的分布特征限定。基于此,同向的电流可以包裹原始辐射部分上的反向电流,从而使得天线整体呈现出同向的电流分布。
第二方面,提供一种电子设备,该电子设备设置有如第一方面及其可能的设计中任一项提供的终端天线。该电子设备在进行信号发射或接收时,通过该终端天线进行信号的发射或接收。
应当理解的是,上述第二方面的技术方案能够对应到上述第一方面及其任一种可能的设计中,因此能够达到的有益效果类似,此处不再赘述。
附图说明
图1为一种偶极子天线的组成示意图;
图2为一种偶极子天线的仿真示意图;
图3为一种偶极子天线的电场分布示意图;
图4为一种缝隙天线的组成示意图;
图5为一种缝隙天线的仿真示意图;
图6为本申请实施例提供的一种电子设备的组成示意图;
图7为本申请实施例提供的一种金属边框的组成示意图;
图8为本申请实施例提供的一种天线的逻辑组成示意图;
图9为本申请实施例提供的一种方向图优化部分的组成示意图;
图10为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的组成示意图;
图11为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的仿真示意图;
图12为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的电场分布示意图;
图13为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的示意图;
图14为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的方向图分布示意图;
图15为本申请实施例提供的又一种偶极子天线的优化方案的组成示意图;
图16为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的仿真示意图;
图17为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的电场分布示意图;
图18为本申请实施例提供的又一种偶极子天线的优化方案的组成示意图;
图19为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的仿真示意图;
图20为本申请实施例提供的一种偶极子天线的优化方案的电场分布示意图;
图21为本申请实施例提供的一种单极子天线的优化方案的组成示意图;
图22为本申请实施例提供的一种单极子天线的优化方案的方向图仿真示意图;
图23为本申请实施例提供的又一种单极子天线的优化方案的组成示意图;
图24为本申请实施例提供的又一种单极子天线的优化方案的方向图仿真示意图;
图25为本申请实施例提供的一种缝隙天线的优化方案的组成示意图;
图26为本申请实施例提供的一种缝隙天线的优化方案的具体实现示意图;
图27为本申请实施例提供的一种缝隙天线的优化方案的仿真示意图;
图28为本申请实施例提供的又一种缝隙天线的优化方案的组成示意图;
图29为本申请实施例提供的一种缝隙天线的优化方案的具体实现示意图;
图30为本申请实施例提供的一种缝隙天线的优化方案的仿真示意图。
具体实施方式
随着无线通信技术的发展,对电子设备中设置的天线的要求也越来越高。
示例性的,在5G NR通信系统中,为了提升通信系统容量,路边站(sidelink)通信、设备间(D2D)等短距通信场景相继出现。在这些5G通信场景中,为了能够准确地以较高频率的5G信号进行通信,就要求电子设备中的天线在各个方向都具有加好的增益,对应到方向图可以标识为各个方向都不存在显著的凹陷或凸起,也就是说,在某个确定的增益下,方向图比较接近圆形。从另一个角度来说,也就是该天线在进行通信时,不存在显著的增益较弱的方向,对应到方向图可以标识为不存在显著的方向图凹陷。
在另一些场景中(如WiFi通信场景中),天线的方向图也会明显影响到通信质量。在一些地区的准入标准中,也将天线的方向图加入了要求项,满足对应的方向图全向性指标也就成为进入该地区市场的必要条件。
目前,由于天线数量有限,一般而言,一个天线都会使用其基模以及基模对应的高次模覆盖多个频段。而高次模在辐射时会产生一些方向的方向图的显著凹陷,也就是说,在高次模覆盖的频段可能会出现方向图不足的情况。在实际应用中,基模可以对应到1/2波长,即0.5倍波长。对应的1.5倍波长(即3/2波长)的应用价值较高。更高模次的倍频由于频率过高,一般不需过多关注。
以下结合两种基本天线(如偶极子天线以及缝隙天线)形式,对基模以及高次模的辐射情况进行简要说明。
示例性的,以偶极子天线为例。结合图1,该偶极子天线可以包括两个镜像设置的辐射体a1以及a2。a1和a2之间可以设置馈源。在本示例中,以通过反对称馈电对偶极子天线进行馈电为例。在一些实现中,馈源的两端可以分别与a1以及a2的一端连接。例如,馈源的正极可以与a1的右端连接,馈源的左端可以与a2的左端连接。
图2为如图1所示的偶极子天线的S参数以及电流和方向图的仿真示意。如图2中的(a)所示,从回波损耗(S11)可以看出,该偶极子天线可以产生两个谐振,即2GHz的谐振以及6.3GHz的谐振。从谐振频率中心点计算,以2GHz为基模为例,6.3GHz对应的模式则可以为1.5倍波长的模式。
如图2中的(b)所示,为图1所示的偶极子天线工作过程中的电流仿真以及方向图仿真。在2GHz的仿真结果中,可以看到整个天线的辐射体上分布有同向电流,对应的右侧的方向图分布也就较为圆滑,没有出现显著的凹陷或凸起。这样,就可以认为该偶极子天线在2GHz附近的基模方向图全向性较好。在6.3GHz的仿真结果中,天线辐射体上分布有至少2个电流反向点,对应到方向图上,可以看方向图在电流反向点出现明显的凹陷。应当理解的是,电流反向点可以为正向电流到负向电流的过渡位置,在该位置的电流分布符合正向减小到0,然后沿负向逐渐增大的特征。也就是说,在该电流反向点,由于电流相位的反相变化,导致在该电流反向点的到电流反向点的增益出现显著的降低,也就对应到方向图的显著凹陷。
结合前述说明,由于6.3GHz的模式存在显著的方向图凹陷,那么在方向图凹陷对应方向上的较低,就会使得该方向上的通信质量降低。因此,该偶极子天线的1.5倍波长模式的方向图全向性较差。
图3示出了如图1所示的偶极子天线的电场仿真示意。如图3中的(a)所示,工作在基模时,该偶极子天线周围环境中的电场呈规则分布。在本申请中,电场的规则分布可以为:从天线一端向另一端的空间中单一方向的电场分布。如图3中的(b)所示,工作在1.5倍波长模式时,偶极子天线辐射体周围的电场分布中呈现多个旋涡状电场。可以理解的是,如图3中的(a)所示的规则电场分布,能够进行较为高效的辐射。而如图3中的(b)所示的电场分布中,由于旋涡状电场的存在,使得在该位置的电场强度抵消,这样该位置的电场业绩较弱。由此,使得在该天线工作在1.5倍波长模式的情况下,在天线附近空间中存在多个电场强度较弱的区域,在该区域的辐射性能也就较差。该电场强度的分布也能够对应到如图2中的(b)所示的方向图凹陷方向图。
上述1.5倍波长模式的方向图全向性差的问题是普遍存在的。比如,在以上述如图1所示的偶极子天线为例的线天线中存在该问题。又如,在槽天线(如缝隙天线)中也存在类似的问题。在本申请中,线天线可以指具有实体辐射体的天线,比如偶极子天线、单极子天线等。槽天线可以指由导电材料(如参考地、地板等)围成的缝隙构成的辐射结构,比如缝隙天线、左手天线等。其中,左手天线的馈源处可以设置有串联的电容,从而激励辐射体上的同向电流形成左手模式。左手天线的结构可以参考CN201380008276.8和CN201410109571.9,在此不再赘述。
示例性的,图4为一种典型的缝隙天线的示意图。在如图4的示例中,在参考地(如地板)上可以开设矩形缝隙。该矩形缝隙的中间位置可以设置有馈源。在本示例中,继续以反对称馈电为例。即,如图4所示,馈源可以桥接在缝隙上进行馈电。该缝隙天线工作时可以通过缝隙进行辐射。比如,在靠近缝隙的地板上可以分布有较强的电流,形成缝隙的辐射模式。
图5为如图4所示的缝隙天线的S参数以及电流和方向图的仿真示意。 如图5中的(a)所示,该缝隙天线激励的基模可以产生1.5GHz的谐振。对应的1.5倍波长的模式可以产生4.8GHz的谐振。
在本示例中,通过缝隙中的电场分布对缝隙的辐射情况进行说明。如图5中的(b)所示,为图4所示的缝隙天线工作过程中的电场仿真以及方向图仿真。在1.5GHz的仿真结果中,在缝隙中可以分布有同向的电场。
在4.8GHz的仿真结果中,在缝隙中可以分布有至少2个电场方向点。通过右侧方向图示例也可以看出,在方向图上至少有两个相对方向的凹陷。因此,该1.5倍波长模式存在与前述偶极子天线类似的高次模方向图恶化的问题。
为了解决上述问题,本申请实施例提供的天线方案,通过设置新的结构,弱化天线工作过程中高次模的电流/电场反向导致的方向图恶化。进而提升天线工作工作过程中,高次模覆盖频段的通信质量。
以下首先对本申请实施例提供的天线方案的实施场景进行说明。
本申请实施例提供的天线方案,可以应用在用户的电子设备中,用于支持电子设备的无线通信功能。比如,该电子设备可以是手机、平板电脑、个人数字助理(personaldigital assistant,PDA)、增强现实(augmented reality,AR)\虚拟现实(virtualreality,VR)设备、媒体播放器等便携式移动设备,该电子设备也可以是智能手表等可穿戴电子设备。本申请实施例对该设备的具体形态不作特殊限制。
请参考图6,为本申请实施例提供的一种电子设备600的结构示意图。该示例中,以电子设备为手机为例。如图6所示,本申请实施例提供的电子设备600沿z轴由上到下的顺序可以依次设置屏幕及盖板601,金属壳体602,内部结构603,以及后盖604。
其中,屏幕及盖板601可以用于实现电子设备600的显示功能。金属壳体602可以作为电子设备600的主体框架,为电子设备600提供刚性支撑。内部结构603可以包括实现电子设备600各项功能的电子部件以及机械部件的集合。比如,该内部结构603可以包括屏蔽罩,螺钉,加强筋等。后盖604可以为电子设备600背部外观面,该后盖604在不同的实现中可以使用玻璃材料,陶瓷材料,塑料等。
本申请实施例提供的天线方案能够应用在如图6所示的电子设备600中,用于支撑该电子设备600的无线通信功能。在一些实施例中,该天线方案涉及的天线可以设置在电子设备600的金属壳体602上。在另一些实施例中,该天线方案涉及的天线可以设置在电子设备600的后盖604上等。
作为一种示例,以金属壳体602具有金属边框架构为例,图7示出了一种金属壳体602的组成示意。在本示例中,金属壳体602可以采用金属材料,如铝合金等。如图7所示,该金属壳体602上可以设置有参考地。该参考地可以为具有较大面积的金属材料,用于提供大部分刚性支撑,同时为各个电子部件(如天线)提供零电位参考。在如图7所示的示例中,在参考地外围还可以设置有金属边框。该金属边框可以是完整的一个闭合的金属边框,该金属边框可以包括部分或全部悬空设置的金属条。在另一些实现中,该金属边框也可以是如图7所示的通过一个或多个缝隙打断的金属边框。比如,金属边框上可以分别在不同位置设置缝隙1,缝隙2以及缝隙3。这些缝隙可以打断金属边框,从而获取独立的金属枝节。在一些实施例中,这些金属枝节中的部分或全部可以用于作为天线的辐射枝节使用,从而实现天线设置过程中的结构复用,降低天线设置难度。在金属枝节作为天线的辐射枝节使用时,对应在金属枝节一端或两端设置的缝隙的位置可以根据天线的设置而灵活选取。
在如图7所示的示例中,金属边框上还可以设置一个或多个金属引脚。在一些示例中,金属引脚上可以设置有螺钉孔,用于通过螺钉固定其他结构件。在另一些示例中,金属引脚可以与馈电点耦接,以便在该金属引脚连接的金属枝节作为天线的辐射枝节使用时,通过金属引脚向天线进行馈电。在另一些示例中,金属引脚还可以与其他电子部件耦接,实现对应的电连接功能。
在如图7所示的示例中,同时也示出了印制线路板(printed circuit board,PCB)在金属壳体上的设置示意。其中以主板(main board)和小板(sub board)分板设计为例。在另一些示例中,主板和小板还可以是连接的,比如L型PCB设计。在本申请的一些实施例中,主板(如PCB1)可以用于承载实现电子设备600的各项功能的电子部件。比如处理器,存储器,射频模块等。小板(如PCB2)也可以用于承载电子部件。比如通用串行总线(UniversalSerial Bus,USB)接口以及相关电路,音腔(speak box)等。又如,该小板还可以用于承载设置在底部(即电子设备的y轴负方向部分)的天线对应的射频电路等。
本申请实施例提供的天线方案均能够应用于具有如图6或图7所示的组成的电子设备中。在不同的具体实施过程中,本申请实施例提供的天线方案,可以在如图6或图7中所示的电子设备中,通过不同的组成实现。示例性的,在一些实施例中,本申请实施例提的天线方案的辐射体的全部或部分可以复用电子设备的金属边框。在另一些实施例中,该天线方案辐射体的全部或部分可以通过柔性电路板(Flexible Printed Circuit,FPC),阳极氧化的压铸成型工艺(Metalframe Diecasting for Anodicoxidation,MDA)等形式实现。
作为一种逻辑划分,本申请实施例提供的天线方案中,天线的辐射体可以包括原始辐射部分,以及方向图优化部分。请参考图8,为本申请实施例提供的一种天线的逻辑划分示意图。其中,原始辐射部分可以为天线的辐射体的一部分。在一些实施例中,在本申请天线方案应用在线天线上时,该原始辐射部分可以具有与现有线天线的辐射体类似的结构(如称为原始辐射枝节)。在另一些实施例中,在本申请天线方案应用在槽天线上时,该原始辐射部分还可以具有与现有槽天线的缝隙结构类似的组成(如称为原始辐射缝隙)。如图8所示,在本申请的不同实现中,原始辐射部分可以为偶极子天线、单极子天线等线天线,或者,原始辐射部分可以为缝隙天线、左手天线等槽天线。
本天线方案中,在原始辐射部分之外,还可以包括方向图优化部分。该方向图优化部分的结构组成,可以用于改善原始辐射部分在工作过程中的方向图(如1.5倍波长模式的方向图)。类似于原始辐射部分在不同实现中的具体实施方式,方向图优化部分在不同的天线方案中也可以具有不同的结构组成。比如,在线天线方案中,该方向图优化部分的功能可以通过导电材料构成的具有一定结构特征的辐射体的形式实现。又如,在槽天线方案中,该方向图优化部分的功能可以通过导电材料围成的具有一定结构特征的缝隙结构的形式实现。在本申请实施例中,设置有原始辐射部分和方向图优化部分的天线方案,在工作过程中,能量可以通过电场耦合的形式,从原始辐射部分耦合到方向图优化部分上,从而使得在原始辐射部分工作在基模的1.5倍波长的情况下,方向图优化部分上可以分布有与原始辐射部分两端同向的电流。
示例性的,如图9所示,以线天线方案为例,示出了几种方向图优化部分的结构组成示意图。如图9所示,在本示例中,方向图优化部分的结构组成至少包括如下三种结构中的一种:线形结构,环形结构,U形结构。对应的,在槽天线方案中,方向图优化部分的结构组成也可以包括线形结构、环形结构或者U形结构。区别在于,在线天线方案中,方向图优化部分可以对应到具有上述结构特征的实体辐射体(如称为方向图优化枝节);在槽天线方案中,方向图优化部分可以对应到具有类似结构特征的缝隙结构(如称为方向图优化缝隙)。
本申请实施例中,在工作在1.5倍波长模式的情况下,方向图优化部分上的电流分布可以与原始辐射部分上的电流,共同构成接近基模(如1/2倍波长模式)的同向电流分布。从而使得该天线在工作在1.5倍波长的情况下,获取接近基模的较好的方向图图全向性。
以下将结合不同的具体实现,对本申请实施例提供的方案进行详细说明。
示例性的,如图10所示,为本申请实施例提供的一种天线方案的组成示意图。本示例中,以原始辐射部分为偶极子天线为例。
如图10所示,原始辐射体部分(或称为原始辐射枝节)可以具有偶极子相应的组成。例如,该原始辐射枝节可以包括两个辐射体,如b1和b2。b1和b2之间可以设置有馈源。在反对称馈电的情况下,馈源的两端可以分别与b1和b2的互相靠近的一端连接。b1和b2的另一端分别悬空设置。在一些示例中,b1和b2可以相关于馈源镜像设置。b1或b2的长度可以根据该天线工作频段的1/4确定。
方向图优化部分(或称为方向图优化枝节)可以包括辐射体b3和b4。该b3和b4可以为线形结构。b3和b4的设置可以相关于b1和b2所在直线镜像设置。在一些实现中,该b3或b4的长度为工作频段的1/2波长确定(工作频段为该天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。
在一些实施例中,b3到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm范围之内。类似的,b4到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm的范围之内。
结合图11与图12所示的仿真情况,对具有如图10所示组成的天线方案的工作效果进行说明。
图11中的(a)示出了具有如图10所示组成的天线的S11仿真示意图。可以看到,本申请示出的天线可以激励至少两个谐振,如2.35GHz附近的谐振,以及6.3GHz附近的谐振。图11中的(b)示出了电流仿真以及方向图仿真示意。由电流仿真结果可以看出,2.35GHz的谐振对应到天线辐射体(包括原始辐射枝节以及方向图优化枝节)上同向的电流分布。也就是说,该2.35GHz的谐振为1/2波长模式的基模。对应的,对于6.3GHz的谐振,由原始辐射枝节上的电流分布可以看到,两个电流反向点示出了该6.3GHz的谐振对应到1.5倍波长模式的高次模。
请参考该1.5倍波长模式下,方向图优化枝节上电流分布。可以看到,由原始辐射枝节与方向图优化枝节上的同向电流,可以共同形成天线辐射体上同向的电流分布。
结合如图11中的(b)示出的方向图对比,可以看到,在该1.5倍波长模式的方向图上,并不存在显著的凹陷或凸出。也就是说,由于方向图优化枝节提供的同向电流,使得本方案中,1.5倍波长模式下的方向图接近基模的方向图分布,进而达到提升1.5倍波长模式的方向图全向性的目的。
图12示出了具有如图10所示组成的天线的电场仿真示意图。需要说明的是,该图12的电场仿真示意图为天线工作在1.5倍波长模式下情况下的电场示意。如图12所示,天线辐射体附近空间中分布的电场呈规则分布。相较于如图3所示的没有设置方向图优化部分的天线的电场分布,本示例中提供的天线方案,在工作在1.5倍波长模式下时,天线辐射体周围空间中的电场分布中并未出现明显的旋涡状电场。可以理解为,由于方向图优化枝节的设置,使得天线的原始辐射枝节上的反向电流被外围分布的同向电流所包裹,进而使得空间中分布的电场符合同向电流分布情况下的分布特征。
这样,通过如图11-图12所示的验证,本示例中,如图10所示的天线组成解决了目前的天线方案中,工作在1.5倍波长模式下时方向图的凹陷。
需要说明的是,上述如图10-图12的说明中,是以方向图优化枝节的水平中心位置与原始优化枝节的水平中心在同一个垂线上为例进行说明的。在本申请的另一些实现中,方向图优化枝节的水平位置还可以是不同于上述图10-图12中所示位置的。比如,参考图13中的(a),方向图优化枝节b3和b4可以在如图10所示的位置基础上向左移动。又如,参考图13中的(b),方向图优化枝节b3和b4也可以在如图10所示的位置基础上向右移动。
在不同的水平位置实现中,方向图优化枝节b3和b4在原始辐射枝节b1和b2上的投影,能够覆盖原始辐射部分上设置的馈源即可。作为一种示例,如图14示出了几种不同水平位置情况下,方向图的仿真结果示例。图14中的(a)示出了方向图优化枝节居中设置的情况下的基模的1.5倍频(即6.3GHz)的方向图示意。可以看到,辐射能量主要集中在主瓣中,主瓣中各个方向的增益分布也较为平滑,没有显著的凹陷。如图14中的(b)所示,在将方向图优化枝节向右移动(如移动4mm)之后,方向图分布中虽然出现了副瓣,但是能量依然主要集中在主瓣中,主瓣中的各个方向的增益分布也较为平滑,因此也可以视作具有较好的方向图方向性。如图14中的(c)所示,继续将方向图优化枝节向右移动(如在居中设置的基础上移动7mm),方向图分布中虽然出现了副瓣,但是能量依然主要集中在主瓣中,主瓣中的各个方向的增益分布也较为平滑,因此也可以视作具有较好的方向图方向性。与之类似的,方向图优化枝节也可以向左移动,获取上述类似的效果。结合如图14中的(a)、如图14中的(b)以及如图14中的(c)的示例,可以看到,在方向图优化枝节在原始辐射枝节上的投影覆盖馈点的情况下,都能够产生较好的主瓣的辐射方向图,由此获取较好的辐射性能。
需要说明的是,上述示例中,方向图优化枝节在原始辐射枝节上的投影均覆盖了馈点。在具体实现中,方向图优化枝节的位置也可以不限于上述要求。比如,方向图优化枝节的水平位置还可以是在如图14中的(c)的位置基础上继续向右移动的。即使在原始辐射枝节上的位置超出了馈点位置,即没有覆盖馈点,只要距离较近,也能够在主瓣中获取较好的辐射性能。
上述图10-图14的说明中,是以方向图优化枝节为线形结构为例进行说明的。以下结合图15-图17,以方向图优化枝节为环形结构为例继续进行说明。应当理解的是,结合如图13所示的说明,在以下的不同方向图优化枝节的位置说明中,均以参考如图10所示的实现方式居中设置为例,在其他一些实现中个,该方向图优化枝节的位置也可以是参考如图13所示的方式灵活设置的。
如图15所示,为本申请实施例提供的又一种天线方案的组成示意图。本示例中,以原始辐射部分为偶极子天线,方向图优化枝节为环形结构为例。
如图15所示,原始辐射部分(或称为原始辐射枝节)的组成可以与如图10所示的组成类似。原始辐射枝节可以包括b1和b2。方向图优化部分(或称为方向图优化枝节)可以包括辐射体b5和b6。该b5和b6可以为环形结构。该b5和b6的设置可以相关于b1和b2所在直线镜像设置。在一些实现中,该b5和b6的长边长度也可以根据缝隙谐振的1倍波长模式确定(其波长频率为天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。
在一些实施例中,b5到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm的范围之内。类似的,b6到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm的范围之内。
结合图16与图17所示的仿真情况,对具有如图15所示组成的天线方案的工作效果进行说明。
图16中的(a)示出了具有如图15所示组成的天线的S11仿真示意图。可以看到,本申请示出的天线可以激励至少两个谐振,如2.4GHz附近的谐振,以及6GHz附近的谐振。图16中的(b)示出了电流仿真以及方向图仿真示意。由电流仿真结果可以看出,2.4GHz的谐振对应到天线辐射体(包括原始辐射枝节以及方向图优化枝节)外侧同向的电流分布。也就是说,该2.4GHz的谐振为1/2波长模式的基模。对应的,对于6GHz的谐振,由原始辐射枝节上的电流分布可以看到,两个电流反向点示出了该6GHz的谐振对应到1.5倍波长模式的高次模。
请参考该1.5倍波长模式下,方向图优化枝节上电流分布。可以看到,由原始辐射枝节与方向图优化枝节外侧上的同向电流,可以共同形成天线辐射体上同向的电流分布。
结合如图16中的(b)示出的方向图对比,可以看到,类似于如图11中的(b)示出的方向图仿真结果,在本示例中,该1.5倍波长模式的方向图上,并不存在显著的凹陷或凸出。也就是说,由于方向图优化枝节提供的同向电流,使得本方案中,1.5倍波长模式下的方向图全向性接近基模的方向图分布,进而达到提升1.5倍波长模式的方向图的目的。
图17示出了具有如图15所示组成的天线的电场仿真示意图。需要说明的是,该图17的电场仿真示意图为天线工作在1.5倍波长模式下情况下的电场示意。如图17所示,天线辐射体附近空间中分布的电场呈规则分布。相较于如图3所示的没有设置方向图优化部分的天线的电场分布,本示例中提供的天线方案,在工作在1.5倍波长模式下时,天线辐射体周围空间中的电场分布中并未出现明显的旋涡状电场。可以理解为,由于方向图优化枝节的设置,使得天线的原始辐射枝节上的反向电流被外围分布的同向电流所包裹,进而使得空间中分布的电场符合同向电流分布情况下的分布特征。
这样,通过如图15-图17所示的验证,本示例中,如图15所示的天线组成解决了目前的天线方案中,工作在1.5倍波长模式下时方向图的凹陷。由此即可解决现有天线方案中的由于方向图凹陷导致的辐射性能降低的问题。
结合上述图10组成的天线方案的工作情况,以及上述图15所述组成的天线方案的工作情况。无论方向图优化枝节是线形结构或者环形结构,1.5倍波长模式下,天线辐射体外侧的电流均为同向电流,方向图都得到了明显的改善。
以下结合图18-图20,以方向图优化枝节为U形结构为例继续进行说明。
如图18所示,为本申请实施例提供的又一种天线方案的组成示意图。本示例中,以原始辐射部分为偶极子天线,方向图优化枝节为U形结构为例。需要说明的是,本示例中,U形结构可以看作环形结构基础上,在外侧开设贯穿缝隙,形成不闭合的环形结构。在不同实现中,该贯穿缝隙可以位于环形结构外侧或内侧或侧边辐射体上的不同位置,如中心位置、左侧部分或右侧部分等。本示例中,以该贯穿缝隙可以位于环形结构外侧辐射体上的中心位置为例。
如图18所示,原始辐射部分(或称为原始辐射枝节)的组成可以与如图10或图15所示的组成类似。原始辐射枝节可以包括b1和b2。方向图优化部分(或称为方向图优化枝节)可以包括辐射体b7和b8。该b7和b8可以为U形结构。该b7和b8的设置可以相关于b1和b2所在直线镜像设置。在一些实现中,该b7和b8的长边长度也可以根据缝隙谐振的1倍波长确定(其波长频率为天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。
在一些实施例中,b7到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm的范围之内。类似的,b8到b1(或b2)的距离可以在0.1mm-3mm的范围之内。
结合图19与图20所示的仿真情况,对具有如图18所示组成的天线方案的工作效果进行说明。
图19中的(a)示出了具有如图18所示组成的天线的S11仿真示意图。可以看到,本申请示出的天线可以激励至少两个谐振,如2.4GHz附近的谐振,以及5.6GHz附近的谐振。图19中的(b)示出了电流仿真以及方向图仿真示意。由电流仿真结果可以看出,2.4GHz的谐振对应到天线辐射体(包括原始辐射枝节以及方向图优化枝节)外侧同向的电流分布。也就是说,该2.4GHz的谐振为1/2波长模式的基模。对应的,对于5.6GHz的谐振,由原始辐射枝节上的电流分布可以看到,两个电流反向点示出了该5.6GHz的谐振对应到1.5倍波长模式的高次模。
请参考该1.5倍波长模式下,方向图优化枝节上电流分布。可以看到,由原始辐射枝节与方向图优化枝节外侧上的同向电流,可以共同形成天线辐射体上同向的电流分布。
结合如图19中的(b)示出的方向图对比,可以看到,在本示例中,该1.5倍波长模式的方向图上,并不存在显著的凹陷或凸出。也就是说,由于方向图优化枝节提供的同向电流,使得本方案中,1.5倍波长模式下的方向图接近基模的方向图分布,进而达到提升1.5倍波长模式的方向图全向性的目的。
结合前述图19中的(b)所示的基模(如2.4GHz)以及1.5倍波长模式(如5.6GHz)的电流方向示意和对应的方向图。可以看到,本申请实施例中,通过U形结构的方向图优化枝节的设置,使得1.5倍波长模式下,天线外侧获取同向分布的电流,由此获取较好的全向方向图。
图20示出了具有如图18所示组成的天线的电场仿真示意图。需要说明的是,该图20的电场仿真示意图为天线工作在1.5倍波长模式下情况下的电场示意。如图20所示,天线辐射体附近空间中分布的电场呈规则分布。相较于如图3所示的没有设置方向图优化部分的天线的电场分布,本示例中提供的天线方案,在工作在1.5倍波长模式下时,天线辐射体周围空间中的电场分布中并未出现明显的旋涡状电场。可以理解为,由于方向图优化枝节的设置,使得天线的原始辐射枝节上的反向电流被外围分布的同向电流所包裹,进而使得空间中分布的电场符合同向电流分布情况下的分布特征。
这样,通过如图18-图20所示的验证,本示例中,如图18所示的天线组成解决了目前的天线方案中,工作在1.5倍波长模式下时方向图的凹陷。
前述图10-图20所示的说明中,以原始辐射枝节为偶极子天线,方向图优化枝节为对应长度的线形结构、环形结构以及U形结构为例,对本申请实施例提供的线天线方案进行了说明。应当理解的是,作为基础天线之一的偶极子天线,可以衍生出其他各类基础天线。比如,在偶极子天线中心设置镜像边界时,边界一侧即可获取能够工作在1/4波长模式的单极子天线。
在本申请实施例中,基于上述镜像边界类似的理论,也可以基于前述实施例中提供的偶极子天线的方向图优化方案,获取其他天线的方向图优化方案。
示例性的,以基于图10所示的偶极子优化方案为例。结合图21中的(a),在原始辐射枝节与方向图优化枝节共同的中心位置设置镜像边界。如图21中的(b)所示,在镜像边界的一侧,可以获取对应的单极子优化方案。在本示例中,原始辐射枝节可以包括一个辐射体,该辐射体的长度可以与工作频段的1/4波长对应。在原始辐射枝节的一端可以与馈源连接,另一端连接地板。也就是说,该原始辐射枝节可以为单极子天线。与之对应的,方向图优化枝节可以分别设置在原始辐射枝节的上下两侧。基于镜像原理,方向图优化枝节的一端(如靠近原始辐射体上馈源的一端)可以接地设置,另一端为开放端。其中,任意一个方向图优化枝节的长度可以对应到工作频段的1/4波长(其波长频率为天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。对于该方向图优化枝节的其他设置参数,如方向图优化枝节与原始辐射枝节之间的距离,可以结合前述图10的说明,此处不再赘述。
应当理解的是,基于与如图10所示方案中类似的原理,如图21中的(b)所示的单极子天线的优化方案,也能够获取在1.5倍波长模式下方向图的优化效果。示例性的,图22中的(a)示出了没有进行优化之前的单极子天线工作在1.5倍波长模式下的方向图示意,图22中的(b)则示出了设置有如图21中的(b)所示组成的单极子天线优化方案,工作在1.5倍波长模式下的方向图示意。可以看到,在设置了方向图优化枝节之后,方向图也得到了显著的优化。
此外,基于上述图21所示方案的说明,在方向图优化枝节具有如图9所示其他方案的实现时,也可以通过类似的镜像边界的设置以及划分,获取对应的单极子天线的方向图优化方案。示例性的,以图18所示方案为例,结合图23中的(a)所示,在设置镜像边界之后,以镜像边界一侧的辐射枝节组成,即可获取如图23中的(b)所示的单极子天线的又一种方向图优化方案。图24示出了方向图优化前后的方向图仿真示意。图24中的(a)示出了没有进行优化之前的单极子天线工作在1.5倍波长模式下的方向图示意,图24中的(b)则示出了设置有如图24中的(b)所示组成的单极子天线优化方案,工作在1.5倍波长模式下的方向图示意。可以看到,在设置了方向图优化枝节之后,方向图在腰部的凹陷也得到了弥补,因此达到了方向图优化的效果。类似于如图21中的(b)的说明,基于镜像原理,方向图优化枝节的一端(如靠近原始辐射体上馈源的一端)可以接地设置,另一端为开放端。其中,任意一个方向图优化枝节的长度可以对应原方向图优化枝节长度的一半,即工作频段对应波长的1/4。对于该方向图优化枝节的其他设置参数,如方向图优化枝节与原始辐射枝节之间的距离,可以结合前述图10的说明,此处不再赘述。
前述说明中,以本申请实施例提供的方案应用于线天线中为例进行了说明,以下以基于槽天线,进行相应的方向图优化的方案进行说明。
结合前述图8以及图9的说明,在现有天线方案中,槽天线的缝隙可以对应到线天线的辐射体。对应的,在本申请实施例中,槽天线优化方案中涉及的方向图优化部分也可以通过对应的缝隙实现。
示例性的,图25为本申请实施例提供的又一种天线方案的组成示意图。本示例中,以原始辐射部分为缝隙天线为例。
如图25所示,原始辐射部分(或称为原始辐射缝隙)可以具有缝隙天线相应的组成。例如,该原始辐射缝隙的长度可以根据天线工作频段的1/2波长确定。
在一些实施例中,该原始辐射缝隙中可以设置有馈源。例如,该馈源的设置可以实现对缝隙的反对称馈电的激励。作为一种可能的实现,馈源的两端可以桥接在原始辐射缝隙上。在不同实现中,馈源可以桥接在原始辐射缝隙上的任意位置。例如,馈源可以桥接在原始缝隙的中心位置。
如图25所示,在本示例中,在原始辐射缝隙的长边两侧,还可以设置有方向图优化部分(或称为方向图优化缝隙)。该方向图优化缝隙可以呈缝隙结构。在一些实施例中,该方向图优化缝隙可以关于原始辐射缝隙的长边呈镜像设置。其中,方向图优化缝隙的长度可以根据缝隙谐振的1/2倍波长确定(波长频率为天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。
作为一种可能的实现,图26示出了如图25所示的缝隙优化方案的具体实现方式。在如图26的示例中,该如图25所示的缝隙可以通过在铺设有导电材料(如金属材料)的地板(或参考地)上开设对应的缝隙实现。在另一些实现中,该如图26中的缝隙也可以是通过在铺设有导电材料的地板上填充不同介电常数的材料获取的。示例性的,如图26所示,原始辐射部分可以对应缝隙S1。两侧设置的方向图优化部分可以对应缝隙S2和缝隙S3。
结合如图10所示的偶极子优化方案。该如图25所示的缝隙优化方案中,可以看作将偶极子优化方案中的辐射体换做缝隙实现本示例中的缝隙优化方案。基于此,该如图25所示的缝隙优化方案也可以具有如图10类似的方向图优化效果。此外,结合如图13-图14中的说明,在对应到偶极子优化方案中的方面图优化枝节,在以下示例中,均以方向图优化缝隙居中设置为例进行说明。在另一些实现中,该方向图优化缝隙的水平位置也可以是灵活调整的。比如,该方向图优化缝隙的水平位置可以符合以下特征:方向图优化缝隙在原始辐射缝隙上的投影可以覆盖馈点所在位置。在另一些实现中,方向图优化缝隙在原始辐射缝隙上的投影可以不覆盖馈点所在位置,靠近即可。
以下将结合图27的仿真情况,对具有如图25所示组成的天线方案的工作效果进行说明。
图27中的(a)示出了具有如图25所示组成的天线的S11仿真示意图。可以看到,本申请示出的天线可以激励至少两个谐振,如1.5GHz附近的谐振,以及4.5GHz附近的谐振。图27中的(b)示出了电场仿真以及方向图仿真示意。由电场仿真结果可以看出,1.5GHz的谐振对应到缝隙天线(包括原始辐射缝隙以及方向图优化缝隙)上同向的电场分布。也就是说,该1.5GHz的谐振为1/2波长模式的基模。对应的,对于4.5GHz的谐振,由原始辐射缝隙上的电场分布可以看到,两个电场反向点示出了该4.5GHz的谐振对应到1.5倍波长模式的高次模。
请参考该1.5倍波长模式下,方向图优化缝隙上电场分布。可以看到,由原始辐射缝隙与方向图优化缝隙上的同向电场,可以共同形成天线辐射体上同向的电场分布。
结合如图27中的(b)示出的方向图对比,可以看到,在该1.5倍波长模式的方向图上,并不存在显著的凹陷或凸出。也就是说,由于方向图优化缝隙提供的同向电场,使得本方案中,1.5倍波长模式下的方向图接近基模的方向图,进而达到提升1.5倍波长模式的方向图不圆度的目的。
这样,通过如图27所示的验证,本示例中,如图25所示的天线组成解决了目前的缝隙天线方案中,工作在1.5倍波长模式下时方向图的凹陷。由此即可解决现有天线方案中的由于方向图凹陷导致的辐射性能降低的问题。
上述图25-图27的说明中,是以方向图优化缝隙为线形结构为例进行说明的。以下结合图28-图30,以方向图优化缝隙为环形结构为例继续进行说明。
图28为本申请实施例提供的又一种天线方案的组成示意图。本示例中,以原始辐射部分为缝隙天线,方向图优化缝隙为环形结构为例。
如图28所示,与前述图25所示的方案类似,原始辐射部分(或称为原始辐射缝隙)可以具有缝隙天线相应的组成。例如,该原始辐射缝隙的长度可以根据天线工作频段的1/2波长确定。
在一些实施例中,该原始辐射缝隙中可以设置有馈源。例如,该馈源的设置可以实现对缝隙的对称馈电的激励。作为一种可能的实现,馈源的两端可以桥接在原始辐射缝隙上。在不同实现中,馈源可以桥接在原始辐射缝隙上的任意位置。例如,馈源可以桥接在原始缝隙的中心位置。
如图28所示,在本示例中,在原始辐射缝隙的长边两侧,还可以设置有方向图优化部分(或称为方向图优化缝隙)。该方向图优化缝隙可以呈环形结构。在一些实施例中,该方向图优化缝隙可以关于原始辐射缝隙的长边呈镜像设置。其中,方向图优化缝隙长边的长度可以根据缝隙谐振的1/2倍波长确定(波长频率为天线基模1.5倍波长模式的谐振频率)。
作为一种可能的实现,图29示出了如图28所示的缝隙优化方案的具体实现方式。在本示例中,该如图28所示的缝隙可以通过在铺设有导电材料(如金属材料)的地板(或参考地)上开设对应的缝隙实现。在另一些实现中,该如图28中的缝隙也可以是通过在铺设有导电材料的地板上填充不同介电常数的材料获取的。其中,该缝隙可以包括原始辐射缝隙以及方向图优化缝隙。应当理解的是,本示例中涉及的环形结构的方向图优化缝隙的内部设置的材料的介电常数可以不同于缝隙中材料的介电常数。由此,获取环形结构的方向图优化缝隙。
结合如图15所示的偶极子优化方案。该如图28或图29所示的缝隙优化方案中,可以看作将偶极子优化方案中的辐射体换做缝隙实现本示例中的缝隙优化方案。基于此,该如图28或图29所示的缝隙优化方案也可以具有如图15类似的方向图优化效果。
以下将结合图30的仿真情况,对具有如图25所示组成的天线方案的工作效果进行说明。
图30中的(a)示出了具有如图28所示组成的天线的S11仿真示意图。可以看到,本申请示出的天线可以激励至少两个谐振,如1.5GHz附近的谐振,以及4.4GHz附近的谐振。图30中的(b)示出了电场仿真以及方向图仿真示意。由电场仿真结果可以看出,1.5GHz的谐振对应到原始辐射缝隙上具有同向的电场分布。也就是说,该1.5GHz的谐振为1/2波长模式的基模。对应的,对于4.4GHz的谐振,由原始辐射缝隙上的电场分布可以看到,两个电场反向点示出了该4.4GHz的谐振对应到1.5倍波长模式的高次模。
请参考该1.5倍波长模式下,方向图优化缝隙上电场分布。可以看到,由原始辐射缝隙与方向图优化缝隙外沿上的同向电场,可以共同形成天线辐射体上同向的电场分布。
结合如图30中的(b)示出的方向图对比,可以看到,在该1.5倍波长模式的方向图上,并不存在显著的凹陷或凸出。也就是说,由于方向图优化缝隙提供的同向电场,使得本方案中,1.5倍波长模式下的方向图接近基模的方向图分布,进而达到提升1.5倍波长模式的方向图的目的。
这样,通过如图30所示的验证,本示例中,如图28所示的天线组成解决了目前的缝隙天线方案中,工作在1.5倍波长模式下时方向图的凹陷。由此即可解决现有天线方案中的由于方向图凹陷导致的辐射性能降低的问题。
应当理解的是,上述示例中通过对方向图优化部分为线形结构以及环形结构,对槽天线优化方案进行了说明。
需要说明的是,结合前述图21-图24的镜像边界设置,以及对应方案的衍生。基于如图25-图30所示的槽天线优化方案中,也可以设置对应的镜像边界,由此获取相应的优化方案。示例性的,以图25所示的优化方案为例。在缝隙长边中心位置设置垂直于长边的镜像边界的情况下,可以在一侧获取对应的简化方案。其能够达到的有益效果类似,此处不再赘述。
此外,前述示例中,均以方向图优化部分关于原始辐射部分镜像设置为例进行说明。在另一些实现方式中,也可以仅在原始辐射部分的一侧设置方向图优化部分。这样,在工作在1.5倍波长的情况下,该方向图优化部分可以与原始辐射部分组成的天线,可以在天线外侧分布有同向的电流或者电场。由此实现对方向图优化部分设置方向的方向图优化的效果。在实际实施过程中,这样的一侧方向图优化方案,可以用于提升对应场景下部分特定方向的天线性能。
尽管结合具体特征及其实施例对本申请进行了描述,显而易见的,在不脱离本申请的精神和范围的情况下,可对其进行各种修改和组合。相应地,本说明书和附图仅仅是所附权利要求所界定的本申请的示例性说明,且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (17)

1.一种终端天线,其特征在于,所述终端天线设置在电子设备中,所述终端天线包括:
原始辐射部分和方向图优化部分,
所述原始辐射部分包括如下天线中的任一种:偶极子天线,单极子天线,缝隙天线,左手天线;
所述方向图优化部分包括与所述原始辐射部分均不连接的第一部分和第二部分,所述第一部分和所述第二部分分别通过耦合的方式设置在所述原始辐射部分的长边的两侧;
所述第一部分和所述第二部分在所述原始辐射部分上的投影覆盖所述原始辐射部分中设置的馈源。
2.根据权利要求1所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分与所述原始辐射部分之间的间距为第一值,所述第二部分与所述原始辐射部分之间的距离为第二值,所述第一值和所述第二值均处于[0.1mm,3mm]的范围内。
3.根据权利要求2所述的终端天线,其特征在于,所述方向图优化部分的中心点在所述原始辐射部分的中垂线的附近。
4.根据权利要求3所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分和所述第二部分关于所述原始辐射部分呈轴对称设置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的终端天线,其特征在于,所述终端天线的工作频段包括第一频段和第二频段,所述第二频段为所述第一频段的1.5倍频。
6.根据权利要求5所述的终端天线,其特征在于,所述原始辐射部分产生的谐振用于覆盖所述第一频段,所述方向图优化部分与所述原始辐射部分共同产生的谐振用于覆盖所述第二频段。
7.根据权利要求6所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分和/或所述第二部分由1/2波长模式覆盖所述第二频段,所述第一部分和/或所述第二部分的长度根据所述第二频段的1/2波长确定。
8.根据权利要求7所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分和/或所述第二部分由1/4波长模式覆盖所述第二频段,所述第一部分和/或所述第二部分的长度根据所述第二频段的1/4波长确定。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分和/或所述第二部分为矩形结构或环形结构或U型结构。
10.根据权利要求9所述的终端天线,其特征在于,原始辐射部分为偶极子天线,
所述原始辐射部分包括第一辐射体(b1)和第二辐射体(b2),所述第一辐射体(b1)和所述第二辐射体(b2)通过馈源连接,所述第一辐射体(b1)和所述第二辐射体(b2)互相远离的一端分别悬空设置;
所述方向图优化部分包括悬空设置的第三辐射体(b3)和第四辐射体(b4),所述第三辐射体(b3)和所述第四辐射体(b4)分别设置在所述第一辐射体(b1)和所述第二辐射体(b2)长边的不同侧。
11.根据权利要求10所述的终端天线,其特征在于,
所述第一辐射体(b1)和第二辐射体(b2)的长度之和根据所述第一频段的1/2波长确定;
所述第三辐射体(b3)或第四辐射体(b4)的长度根据所述第二频段的1/2波长确定。
12.根据权利要求9所述的终端天线,其特征在于,原始辐射部分为单极子天线,
所述原始辐射部分包括第五辐射体,所述第五辐射体的一端与馈源连接,所述第五辐射体的另一端悬空设置;
所述方向图优化部分包括第六辐射体和第七辐射体,所述第六辐射体和所述第七辐射体分别设置在所述第五辐射体的长边两侧,所述第六辐射体和所述第七辐射体的靠近馈源的一端均接地,所述第六辐射体和所述第七辐射体远离所述馈源的一端均悬空设置。
13.根据权利要求12所述的终端天线,其特征在于,
所述第五辐射体的长度之根据所述第一频段的1/4波长确定;
所述第六辐射体或第七辐射体的长度根据所述第二频段的1/4波长确定。
14.根据权利要求9所述的终端天线,其特征在于,原始辐射部分为缝隙天线,
所述原始辐射部分包括第一缝隙(S1),所述第一缝隙中设置有馈源;
所述方向图优化部分包括第二缝隙(S2)和第三缝隙(S3),所述第二缝隙(S2)和所述第三缝隙(S3)分别设置在所述第一缝隙(S1)长边的不同侧。
15.根据权利要求14所述的终端天线,其特征在于,
所述第一缝隙(S1)的长度根据所述第一频段的1/2波长确定;
所述第二缝隙(S2)或所述第三缝隙(S3)的长度根据所述第二频段的1/2波长确定。
16.根据权利要求1所述的终端天线,其特征在于,所述第一部分和所述第二部分的电流方向与所述原始辐射部分的电流方向相同,或所述第一部分和所述第二部分的电场方向与所述原始辐射部分的电场方向相同。
17.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备设置有如权利要求1-16中任一项所述的终端天线;所述电子设备在进行信号发射或接收时,通过所述终端天线进行信号的发射或接收。
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