[发明专利]天线元件

说明书

本发明提供一种天线元件(100,200,300,400)，包括：具有传输线的电路板(101,201,301,401)，传输线包括至少第一导体(110,210,310,410)和第二导体(120,220,320,420)；安装在所述电路板(101,201,301,401)表面(102,202,302,402)上的独立的三维金属或金属化环形结构(130,230,330,430)；第一电流接触部，位于所述第一导体(110,210,310,410)与独立的三维金属环形结构(130,230,330,430)的第一部分之间；以及第二电流接触部，其位于所述第二导体(120,220,320,420)与独立的三维金属环形结构(130,230,330,430)的第二部分之间，其中第一电流接触部和第二电流接触部中至少一个包括至少两个基本上L形部分，还提供包括若干天线元件(100,200,300,400)的天线阵列(1000,2000)。

发明领域

本发明涉及天线元件和由天线元件布置形成的天线元件阵列。更具体地，但非排他地，它涉及适合于使用表面安装焊接工艺技术制造的天线元件。

背景技术

使用无线电波的无线通信以及使用无线电波的遥感使用专用频谱的电磁波。对于诸如高数据速率通信或高分辨率遥感的应用，可以有利地使用所谓的毫米波频谱的电磁波。其中术语“毫米波”通常指的是30GHz至300GHz范围内的频率，在本文的上下文中，该术语用于6GHz以上的频率，因为它有时在5G的背景下进行，即第五代移动通信，其与微波范围在0.4和6GHz之间的传统移动通信频率有所不同。

根据监管机构的指定和技术限制，所谓的60GHz频段(涵盖约57GHz至64GHz)的频率被广泛用于所谓的“WiGig”标准内的高数据速率的无线通信(也被称作“802.11ad”标准)。存在其他频段和标准，并且预计将来会有更多频段和标准。

无线通信系统以及许多遥感系统需要用于电磁波的发射器和接收器。发射器和接收器都包含在电子电路和自由空间之间的接口处的天线，以便将来自自由空间的传播电磁波转换成电子电路中的导波(或电压和电流)，反之亦然。因此，天线的特征在于朝向自由空间的接口和用于传输线的接口。

作为自由空间的传播电磁波和导波之间的无源转换器，天线的电特性在于其耗散特性(如在任何无源器件中，一些电磁能通过导电损耗和介电损耗转换为热量)和它在电网中的行为。耗散特性由术语“效率”描述，将损失成为热量的功率与通过天线的功率相关联。其频率相关的复阻抗最佳地描述了天线在电网中的行为。通常将该阻抗与典型的馈电传输线特性阻抗(例如，50欧姆)相关联，可以定义电压波反射系数。小的反射系数意味着大部分功率通过天线。因此，在实际应用中，在所有操作频率下，天线需要为馈电功率提供小的反射系数。这定义了天线阻抗带宽。

可以限定天线的其他要求并且取决于相应的应用。例如，用于无线通信的移动用户设备需要物理上小、紧凑且重量轻的天线。这些天线需要平滑地集成到无线设备中。天线频率带宽必须与应用相匹配，效率必须很高。与往常一样，需要具有成本效益的制造和有效的系统集成的可能性。

在先前公开的文献中，提出了几种电路板集成天线。具体地，S.Brebels、K.Khalaf、G.Mangraviti、K.Vaesen、M.Lubois、B.Parvais、V.Vidojkovic、V.Szortyka，A.Bourdoux、P.Wambacq，C.Soens、W.van Thillo于2016年4月瑞士达沃斯的欧洲天线和传播会议(EuCAP)上在“带有集成相控阵天线的有机封装上的60GHz CMOS TX/RX芯片组”中提出了堆叠贴片天线；W.Hong、K.Baek、Y.G.Kim、Y.Lee、B.Kim于2014年4月荷兰海牙的欧洲天线和传播会议(EuCAP)上在“具有半球覆盖范围的第五代蜂窝手机的mm波形相控阵”中提出了一种网格贴片天线；以及W.Hong、S.-T.Ko、Y.Lee、K.-H.Baek于2015年4月葡萄牙里斯本的欧洲天线和传播会议(EuCAP)上在“在偏航、俯仰、滚动运动下具有全极化灵活性的紧凑型28GHz天线阵列”中提出了Yagi-Uda天线的变体。