CN112164877B

CN112164877B - 天线

Info

Publication number: CN112164877B
Application number: CN202011119460.8A
Authority: CN
Inventors: 张胜九; 金恩敬
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: US11482787B2; US20180123222A1; JP2018074583A; CN108023174B; US11024972B2; CN108023174A; JP6569915B2; CN112164877A; US20200411995A1

Abstract

本发明提供一种天线。根据本发明的实施例的天线包括：多个供电焊盘；辐射部，位于所述多个供电焊盘的一侧，并与所述多个供电焊盘相隔而布置，且利用一个导体板形成；接地部，在所述供电焊盘的另一侧与所述多个供电焊盘相隔而布置；以及虚设图案，布置于与所述供电焊盘所布置的平面相同的平面上。

Description

天线

本申请是申请日为2017年10月30日、申请号为201711034800.5、题为“天线及具备天线的天线模块”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种天线及具备天线的天线模块。

背景技术

以往的通信系统主要使用了超高频率(UHF：Ultra High Frequency)频段，然而以后的用于发送新的高速信息的通信系统将会使用如同802.11ad通信的60GHz那样的极高频率(EHF：Extreme High Frequency)频段。

EHF频段的通信系统为了高速信息的发送而使用在UHF频段的通信系统中使用的带宽(Bandwidth)的10～100倍水平的宽带宽，并且使用如同60GHz等极高频率(EHF：Extreme High Frequency)频段的通信系统与通常的超高频率(UHF：Ultra HighFrequency)频段的通信系统不同，由于较高的频率而存在信号传递损失较大的问题，因此需要多个天线。因此，EHF频段通信系统以将多个天线内置于印刷电路板(Printed CircuitBoard)内的形态进行封装。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够在EHF频段下利用的天线以及具备这种天线的天线模块。

根据本发明的实施例的天线包括：多个供电焊盘；辐射部，位于所述供电焊盘的一侧，并与所述供电焊盘相隔而布置，且利用一个导体板形成；以及接地部，布置于所述供电焊盘的另一侧，所述供电焊盘分别形成为多边形的贴片形状。

此外，根据本发明的实施例的天线模块包括所述天线以及信号处理元件，所述信号处理元件与所述供电焊盘电连接，并通过所述天线而收发信号。

此外，根据本发明的实施例的天线包括：辐射部，利用一个导体板形成；接地部；以及多个供电焊盘，布置于所述辐射部和所述接地部的一面之间，并与所述辐射部相隔预定间距而布置，所述多个供电焊盘的整体面积小于所述辐射部的面积。

此外，根据本发明的实施例的天线包括：辐射部，利用一个导体板形成；接地部；第一供电焊盘和第二供电焊盘，布置于所述辐射部和所述接地部的一面之间，并沿第一极化方向而布置于一条直线上；以及第三供电焊盘和第四供电焊盘，布置于所述辐射部和所述接地部的一面之间，并沿方向与所述第一极化不同的第二极化方向而布置于一条直线上，所述第一供电焊盘、所述第二供电焊盘、所述第三供电焊盘和所述第四供电焊盘布置于同一个平面上，所述第一供电焊盘、所述第二供电焊盘、所述第三供电焊盘、所述第四供电焊盘均以与所述辐射部相面对的方式布置。

根据本发明的实施例的天线以及天线模块可以使辐射面的面积最小化。据此，可以提供能够在EHF频段中利用的小型的天线。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的实施例的天线的剖面图。

图2是图示于图1的天线的立体图。

图3是测量图示于图1的天线的天线增益的图形。

图4是测量图示于图1的天线的反射损失的图形。

图5是示意性地图示根据本发明的另一实施例的天线的立体图。

图6是示意性地示出根据本发明的另一实施例的天线的剖面图。

图7是图示于图6的天线的立体图。

图8是测量图示于图6的天线的天线增益并图示的图形。

图9是示意性地示出根据本发明的实施例的天线模块的立体图。

符号说明

100：天线 110：基板

130：供电部 150：虚设图案

170：接地部 180：辐射部

190：接地辅助图案

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的优选实施形态。然而，本发明的实施形态可以变形为多种其他形态，本发明的范围并不局限于以下说明的实施形态。并且，提供本发明的实施形态的目的是为了给本技术领域的普通技术人员更加完整地说明本发明。此外，在附图中，为了更加明确的说明，要素的形状及大小等可能会夸大示出。

另外，在本说明书中，上侧、上部、下侧、下部、侧面等表述是以附图中图示的内容为基准进行的说明，并且要事先说明的是，如果对应的对象的方向改变，则可能会以不同的方式描述。

图1是示意性地示出根据本发明的实施例的天线的剖面图，图2是图示于图1的天线的立体图，并且是省去绝缘部件而图示的图。

参照图1和图2，根据本实施例的天线100可以包括绝缘部件110、供电部130、辐射部180和接地部170。

作为绝缘部件110可以利用绝缘基板。例如，绝缘部件可以是由多个层形成的多层基板，并可以包括陶瓷基板、印刷电路基板和柔性基板中的至少一种基板。然而并不局限于此。

供电部130包括第一供电部130a和第二供电部130b。第一供电部130a可以包括第一供电焊盘131a和第一供电图案133a、以及连接第一供电图案133a和第一供电焊盘131a的第一过孔132a。并且，第二供电部130b可以包括第二供电焊盘131b和第二供电图案133b、以及第二过孔132b。

供电焊盘131a、131b布置于同一个平面上。

第一供电焊盘131a和第二供电焊盘131b可以形成为相同的形状和面积，并布置于一条直线上，但以预定距离相隔而布置。

供电焊盘131a、131b可以具有多边形结构，并且在本实施例中形成为大致矩形的形状。然而可以实现形成为正方形形状等的多样的变形。

并且，参照图2，在本实施例中，各个供电焊盘131a、131b的宽度W1可以形成为辐射部180的宽度W2的30％以下。而且，各个供电焊盘131a、131b的长度L1可以形成为辐射部的长度L2的40％以下。在供电焊盘131a、131b形成为大于上述大小的情况下，辐射效率可能会降低。

各个供电焊盘131a、131b通过过孔132a、132b而分别与供电图案133a、133b连接。

过孔132a、132b从供电焊盘131a、131b的下部面以垂直于供电焊盘131a、131b的形态较长地延伸，从而与供电图案133a、133b连接。因此，过孔132a、132b的一端与供电焊盘131a、131b连接，另一端与供电图案133a、133b连接。

第一过孔132a连接于第一供电焊盘131a，并且第二过孔132b连接于第二供电焊盘131b。

此时，第一过孔132a和第二过孔132b布置于供电焊盘131a、131b的向一侧偏置的位置，而非供电焊盘131a、131b的中心。更为具体地，连接于第一供电焊盘131a的第一过孔132a布置于与第二供电焊盘131b尽可能相邻的位置。并且，连接于第二供电焊盘131的第二过孔132b布置于与第一供电焊盘131a尽可能相邻的位置。

然而，根据本实施例的第一过孔132a和第二过孔132b不限于上述的构成，只要是与第一供电焊盘131a和第二供电焊盘131b结合的位置，即可布置于多样的位置。并且，在第一过孔132a和第二过孔132b过度接近地布置的情况下，在通过第一过孔132a发送的信号和通过第二过孔132b发送的信号之间可能会发生干扰。因此，根据本实施例的第一过孔132a和第二过孔132b相隔辐射部180的长度L2的10％以上而布置。

并且，如图1所示，第一过孔132a和第二过孔132b贯通接地部170而分别连接到布置于接地部170的下部的供电图案133a、133b。此时，过孔132a、132b与接地部170电绝缘。

供电图案133a、133b布置于接地部170的下部。因此，接地部170布置于供电图案133a、133b和供电焊盘131a、131b之间。

供电图案133a、133b与信号处理元件(未示出)连接而将从信号处理元件施加的信号传递至供电焊盘131a、131b。

第一供电图案133a与第二供电图案133b彼此不接触而各自独立地连接于信号处理元件。

第一供电部130a和第二供电部130b可以用于单极化(或单极化波)的收发。因此，根据本实施例的天线可以实现多重供电。

为此，根据本实施例的第一供电部130a和第二供电部130b可以形成为相同的长度。并且可以布置成彼此对称的结构。

辐射部180布置于供电焊盘131a、131b的一侧(例如，上部)。

辐射部180与供电焊盘131a、131b相隔预定距离而布置，并利用一个导体板构成。辐射部180以与供电焊盘131a、131b平行的方式布置，并形成为将供电焊盘131a、131b完全覆盖的大小。

本实施例中，将辐射部180形成为四边形形状的情形作为一例而进行了说明，但是并不局限于此，根据需求，可以变更为其他形状。

如上所述的根据本实施例的辐射部180的辐射面积相比于现有的辐射部而增加，因此能够确保天线的高增益特性。

本实施例中，供电焊盘131a、131b布置于与辐射部180相面对的区域内。因此，供电焊盘131a、131b可以在所述供电焊盘131a、131b的整体重叠于辐射部180的范围内布置于多样的位置。

这种供电焊盘131a、131b的位置自由度关系到天线的输入阻抗调节的自由度，从而能够增加天线自身的效率而实现高增益的天线。

接地部170布置于供电焊盘131a、131b的另一侧(例如，下部)，且可以形成为比供电部130或辐射部180大的面积。

接地部170以与供电焊盘131a、131b平行地布置，并且在其内部具备用于布置过孔132a、132b的空的空间。

图3是测量图示于图1的天线的天线增益的图形，图4是测量图示于图1的天线的反射损失的图形。在此，第一天线Ant1是如同图示于图1的本实施例那样的供电焊盘131a、131b整体布置于与辐射部180相面对的范围内的天线，而第二天线Ant2是供电焊盘131a、131b中的至少一部分以向辐射部180的外侧脱离的方式布置的天线。

参照图3和图4可以确认，如同本实施例那样，供电焊盘131a、131b的整体布置于与辐射部180相面对的范围内的第一天线Ant1的天线增益被测量为，相比于第二天线Ant2而言高出大约1dB。并且可以确认反射损失相比于第二天线Ant2而言降低2dB以上。

因此，可以确认为在供电焊盘131a、131b的整体布置于与辐射部180相面对的范围内的情况下，天线的效率会得到提高，据此，对于根据本实施例的天线而言，供电部130的供电焊盘131a、131b整体布置于与辐射部180相面对的区域内。

以如上所述的方式构成的根据本实施例的天线100的供电部130为了不接触于辐射部180而与辐射部180相隔布置，并且通过耦合(Coupling)而向辐射部180传递信号。

因此，相比于现有的偶极天线(dipole antenna)，其辐射面积(aperture)得到增加，据此增加辐射的信号的大小，从而能够确保高增益天线特性。

对于现有的偶极天线而言，由于辐射部从供电部延伸，所以辐射部形成为线状或棒状，并且辐射部的长度形成为对应的频率的半波长的长度。

相反，根据本实施例的天线的辐射部180与供电部130相隔布置，从而不会对辐射部180直接进行供电，而是构成为耦合(coupling)供电结构，据此，辐射频率根据供电结构长度、施加到供电板131a、131b的信号的相位差和辐射部180的长度的组合而得到确定。

据此，本实施例的供电焊盘131a、131b与频率的半波长的长度之间没有直接的关系。因此，本实施例的供电焊盘131a、131b以比现有的偶极天线的辐射部短的长度形成。并且，在本实施例中，辐射部180的大小基于供电焊盘131a、131b的大小来规定。

据此，本实施例的辐射部180可以形成为现有的偶极天线的辐射部的长度的70％以下，因此能够最小化天线的辐射面的面积。

并且，在本实施例中，通过供电结构的位置或面积的调整来匹配阻抗。例如，可以通过调整供电焊盘131a、131b的长度和宽度来匹配天线的输入阻抗，并通过与供电焊盘131a、131b连接的过孔132a、132b的位置的变化来调节传递至各个供电部130的相位。

并且，根据本实施例的天线具有多重供电结构。更为具体地，向供电部130施加信号的信号处理元件(未示出)分别连接于第一供电部131a和第二供电部131b，并向第一供电部130a和第二供电部130b同时施加信号。因此，可以增加天线输入信号的大小，从而会增加辐射增益。

另外，对于辐射部从供电部直接延伸的现有情形(例如，现有的偶极天线)而言，为了使辐射部保持偶极(Dipole)形态，两个供电焊盘需要以非常小的距离相隔。然而对于根据本实施例的天线而言，辐射部180没有连接到供电部130，而是与供电部130相隔布置，因此供电焊盘131a、131b可以在与辐射部180相面对的区域内布置于多样的位置。因此，相比于现有技术，供电位置的自由度较高。

另外，根据本发明的天线并不局限于上述的实施例，而是可以实现多样的变形。

图5是示意性地图示根据本发明的另一实施例的天线的立体图，如图2所示，示出了将绝缘部件省略的结构。

参照图5，根据本实施例的天线具备四个供电部130。因此供电焊盘131a、131b、131c、131d也配备有四个。然而并不局限于此。根据需求，可以根据需要实现包括6个或者8个供电部等多样的变形。

四个供电焊盘131a、131b、131c、131d布置成朝向四方，并且过孔132可按彼此面对的方式相邻地布置。

与上述实施例相同地，本实施例的天线的供电焊盘131a、131b、131c、131d都布置于与辐射部180重叠的位置。

并且，相面对地布置的两个供电焊盘131a、131b在一条直线上相隔布置，而且其余的两个供电焊盘131c、131d也在一条直线上相隔布置。

以上述方式构成的根据本实施例的天线可以用于双极化波(dual polarization)的收发。并且，由于针对各个极化波(垂直极化波、水平极化波)而分别布置两个供电部130，因此能够实现多重供电。

图6是示意性地示出根据本发明的另一实施例的天线的剖面图，图7是图示于图6的天线的立体图，是省去绝缘部件而图示的附图。

参照图6和图7，对根据本实施例的天线100而言，在辐射部180和接地部170之间布置有接地辅助图案190和虚设图案150。

接地辅助(Meta ground)图案190布置于供电焊盘131和接地部170之间。接地辅助图案190以平行于供电焊盘131或接地部170的方式布置，并且没有电连接于供电部130或接地部170。

接地辅助图案190相比于接地部170而更接近于供电焊盘131而布置。

在接地辅助图案190电连接于接地部170的情况下，接地辅助图案190作为接地部170而工作。在此情况下，由于接地部170和供电焊盘131非常接近地布置，因此可能会发生信号损失。

因此，根据本实施例的接地辅助图案190形成为没有与接地部170或供电部130电连接的虚设形态的导电焊盘，并且形成为以网格(mesh)形态或格子形态排列有多个导电片的形态。

供电焊盘131和接地部170之间的间距越增加，辐射部180的大小需要越缩小。然而在本实施例中，由于接地辅助图案190以类接地部工作，因此即使供电焊盘131和接地部170之间的间距大，也能够维持辐射部180的大小，从而体现高增益的天线。

虚设图案150与接地辅助图案190类似地形成为虚设形态的导电焊盘。

虚设图案150布置于与供电焊盘131所布置的平面相同的平面上，并且与供电焊盘131相隔预定距离而布置。然而并不局限于此，虚设图案150还可以布置于基板内的其他平面，而不是形成有供电焊盘131的平面。并且，还可以实现为在多个平面布置虚设图案，而并非只在一个平面布置。

虚设图案150可按整体区域与辐射部180相面对的方式布置。相反，接地辅助图案190可以布置成整体区域与辐射部180相面对，或者可以布置成只有一部分与辐射部180相面对，至少一部分向辐射部的外部暴露。

在本实施例中，虚设图案150分别布置于朝向四方布置的四个供电焊盘131之间。

并且，接地辅助图案190中，8个导电焊盘在虚设图案150和供电焊盘131的下部布置成与虚设图案150或供电焊盘131相面对的形态。在本实施例中，接地辅助图案190整体构成为以中空的四边形环(ring)形状布置有导电焊盘的形态。但是并不局限于此。

图8是测量图示于图6的天线的天线增益(gain)并图示的图形。在此，第三天线Ant3表示图示于图6的天线，第四天线Ant4表示不包括接地辅助图案190和辐射部180的天线。

参照图8可知，根据本实施例的第三天线Ant3的整体的天线增益被测量为相比于第四天线Ant4而言高出2～3dB。因此可知天线效率得到了提高。

另外，本实施例中的天线将接地辅助图案190和虚设图案150全部包括，但是还可以构成为仅包括其中的任意一种。

图9是示意性地示出根据本发明的实施例的天线模块的立体图，其为了便于说明而将天线的绝缘部件省去而示出。

参照图9，根据本实施例的天线模块作为基于60GHz频段的无线局域网(WIFI)用天线模块，具备贴装于电路板102的一面的多个天线100、101和连接于天线100、101的至少一个信号处理原件(未示出)。在此，信号处理原件可以贴装于电路基板102的另一面，但是并不局限于此。

多个天线100、101作为阵列天线(array antenna)进行工作。

多个天线100、101中的至少一个利用到如图2所示的天线100。然而并不局限于此，还可以利用到如图5所示的天线或者如图7所示的天线。并且，还可以实现为，将整体的天线构成为本发明的天线100，而并非多个天线中的一部分。

另外，图9中的非本实施例的天线100的其余天线101是现有的天线，是不像本发明那样具有多重供电结构，而是每个极化波具有单个供电部的天线。如上所述，根据本实施例的天线根据需求而还可以结合于现有的天线并以阵列天线(array antenna)进行工作。

并且，现有的天线101的辐射部的周围布置有虚设金属板101a，这种虚设金属板101a是为了增加辐射效率而配备的构成要素。因此，虽然没有图示于附图中，但是虚设金属板101a还可以根据需求而被采用到本发明的天线中。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并不局限于此，本领域的普通技术人员应该清楚地理解在不脱离权利要求书中记载的本发明的技术思想的范围内可以实现多样的修改及变形。

Claims

1.一种天线，包括：

多个供电焊盘；

辐射部，位于所述多个供电焊盘的一侧，并与所述多个供电焊盘相隔而布置而构成耦合供电结构，且利用一个导体板形成；

接地部，在所述多个供电焊盘的另一侧与所述多个供电焊盘相隔而布置；以及

虚设图案，布置于与所述多个供电焊盘所布置的平面相同的平面上，并且位于所述多个供电焊盘之间，

所述辐射部覆盖所述多个供电焊盘和所述虚设图案。

2.如权利要求1所述的天线，其中，

所述虚设图案布置于所述供电焊盘各自的两侧。

3.如权利要求1所述的天线，其中，

还包括布置于与布置有所述多个供电焊盘的平面不同的平面上的虚设图案。

4.如权利要求2所述的天线，其中，

所述虚设图案以整体区域与所述辐射部相面对的方式布置。

5.如权利要求1所述的天线，其中，

所述多个供电焊盘以整体区域与所述辐射部相面对的方式布置，并且分别结合于贯通所述接地部的多个过孔的一端。

6.如权利要求5所述的天线，其中，

所述多个过孔布置于所述多个供电焊盘的向一侧偏置的位置，而非所述供电焊盘的中心。

7.如权利要求5所述的天线，其中，

所述多个过孔的另一端分别连接于在所述接地部的下部与所述接地部相隔布置的多个供电图案。

8.如权利要求1所述的天线，其中，

所述辐射部布置于所述多个供电焊盘的上部，并且所述接地部布置于所述多个供电焊盘的下部，

所述辐射部与所述多个供电焊盘平行，并且布置成将所述多个供电焊盘全部覆盖。

9.如权利要求1或2所述的天线，其中，

所述多个供电焊盘在靠近所述辐射部的中心的位置和靠近所述辐射部的边缘的位置之间延伸。

10.如权利要求1所述的天线，其中，

所述多个供电焊盘包括沿彼此不同的极化方向垂直地布置的供电焊盘，

所述虚设图案在所述辐射部的中心的外侧区域布置于彼此垂直地布置的所述供电焊盘之间。

11.如权利要求1所述的天线，其中，

所述多个供电焊盘的整体面积小于所述辐射部的面积，

所述接地部与所述多个供电焊盘平行地布置，并且形成为大于所述辐射部的面积。

12.如权利要求1所述的天线，其中，

所述虚设图案形成为以网格形态排列有多个导电片的形态。

13.如权利要求1所述的天线，其中，

所述虚设图案为四边形形态。