[发明专利]贴片天线和电子设备

说明书

本发明涉及贴片天线和电子设备。天线具有在毫米波频率范围内的至少一个谐振频率。天线包括接地平面，其被设置在第一平面中，该接地平面具有第一孔，在该第一孔处通过馈线向天线馈送RF信号；以及主贴片，其被设置在平行于第一平面的第二平面中，第一平面和第二平面被间隔开以在接地平面与主贴片之间形成第一腔体，该主贴片具有第二孔。

技术领域

本公开的技术总体上涉及电子设备的天线，更具体地，涉及一种支持毫米波频率的天线。

背景技术

诸如3G和4G的通信标准目前被广泛使用。预期不久将部署支持5G通信的基础设施。为了利用5G，诸如移动电话的便携式电子设备将需要配置有适当的通信组件。这些组件包括具有从10GHz延伸到100GHz的毫米(mm)波范围内的一个或更多个谐振频率的天线。在许多国家，认为可用的5G毫米波频率在28GHz和39GHz。该频谱在频率上不连续。因此，如果移动设备要支持在多于一个毫米波频率下的操作，则天线将必须是多频带天线(有时称为多频带天线或多模天线)。

另外，由于波长非常小，可以通过使用呈阵列的多个天线来增强性能。在正确定相(phasing)下，阵列天线提供了潜在的天线增益，但也增加了挑战。定相使天线辐射变窄成可以指向基站的波束。阵列的天线元件应当具有宽的图形、良好的极化、低耦合和低接地电流。对于提出的28GHz和39GHz频率的双频带天线，实现这些特性是一个挑战。其原因之一是窄频带馈线(feedline)通常在谐振毫米波频率下具有不期望的辐射。

发明内容

本公开描述了一种槽耦合贴片天线(slot-coupled patch antenna)，其具有带宽特性以支持在一个或更多个5G毫米波操作频率上的无线通信。当在阵列中实施时，天线基本上去除馈线发射并抑制相互耦合。该天线具有带有贴片和槽布置的多层结构。天线可以在第一谐振频率(诸如，大约28GHz)下具有紧凑的大小和良好的带宽。可以通过添加寄生贴片来建立另一个谐振频率(诸如，大约39GHz)。多个天线可以被布置成阵列。天线(或天线阵列)可以用在例如移动终端(例如，移动电话)、小型基站或物联网(IoT)设备中。

根据本公开的各方面，贴片天线具有在毫米波频率范围内的至少一个谐振频率，并且包括：接地平面，其被设置在第一平面中，该接地平面具有第一孔，在该第一孔处通过馈线向天线馈送RF信号；以及主贴片，其被设置在平行于第一平面的第二平面中，第一平面和第二平面间隔开以在接地平面与主贴片之间形成第一天线腔体，主贴片具有第二孔。

根据天线的一个实施方式，第一天线腔体是气隙。

根据天线的一个实施方式，孔的几何中心被同轴地对准。

根据天线的一个实施方式，接地平面被设置在第一基板上，并且主贴片被设置在第二基板上。

根据天线的一个实施方式，第一基板和第二基板是多层印刷电路板的层。

根据天线的一个实施方式，通过去除多层印刷电路板的一部分来形成腔体。

根据天线的一个实施方式，该天线还包括寄生贴片，该寄生贴片被设置在第三平面中，该第三平面平行于第一平面和第二平面，该第三平面与第二平面间隔开，以在主贴片的与第一天线腔体相反的一侧上、在主贴片与寄生贴片之间形成第二天线腔体，该寄生贴片将毫米波频率范围内的第二谐振频率添加到天线。

根据天线的一个实施方式，天线的第一谐振频率约为28GHz，而第二谐振频率约为39GHz。

根据天线的一个实施方式，主贴片和寄生贴片的几何中心被同轴地对准。

根据天线的一个实施方式，主贴片、寄生贴片和孔的几何中心被同轴地对准。