本申请实施例涉及天线领域,更具体的,涉及一种天线结构和通信设备。
背景技术:
1、对于特定的天线,一般只能接收空间中某一方向的波束或者向空间辐射某一方向的波束,但是天线所处的环境不同可能导致天线主要辐射方向可能与预期方向发生偏离,从而影响通信质量。为了满足不同的通信需求,需要使得天线根据所处的环境调整天线的辐射方向图形状或辐射方向。
2、波束引导是一种可以将天线主瓣的方向改变到预期方向的技术,在当今无线通信和雷达技术中具有广泛应用,传统天线大多使用机械或电调控的方式将波束转到固定波束或特定的方向,例如可以通过电子移相电路引导主瓣向特定方向偏转。
3、但是上述移相电路较为复杂,涉及大量电子元件,制造复杂性较高。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种天线结构和通信设备,能够根据天线结构所处的环境自动调整天线结构的主要辐射方向。
2、第一方面,提供了一种天线结构,包括印刷电路板pcb,所述pcb包括地板,所述pcb设置有馈电部;绝缘腔体,所述绝缘腔体与所述pcb固定,所述绝缘腔体中包括流体和金属件,所述金属件随着所述天线结构的运动在所述流体中沿着所述绝缘腔体的内壁运动。
3、本申请实施例提供的天线结构中绝缘腔体、流体和金属件形成介质谐振器,用于形成天线结构的第一谐振,由于绝缘腔体中有随着天线结构运动而运动的金属件。金属件受到重力和在流体中的浮力的作用,合力始终指向竖直方向,从而能够将天线的主要辐射方向引导到竖直方向附近,实现自动调整天线主要辐射方向的效果。
4、可选的,绝缘腔体中也可以不包括流体,而是由绝缘腔体中包括的空气(或其他气体)、绝缘腔体和金属件作为产生第一谐振的辐射体。
5、本申请提供的天线结构可以通过多种方式馈电,例如可以通过单极探针馈电、微带缝隙馈电、微带贴片馈电、同轴线馈电等。
6、pcb还可以包括基板,基板可以设置在地板远离绝缘腔体的一侧或者靠近绝缘腔体的一侧。pcb的基板上可以设置微带线、微带贴片、金属探针等馈电器件,用于对天线结构馈电。
7、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述绝缘腔体的内壁包括光滑的曲面。
8、绝缘腔体的内壁为光滑的曲面时,便于绝缘腔体中的金属件在重力和浮力的作用下沿绝缘腔体内壁自由运动。
9、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述曲面为球缺面。
10、球缺面可以为球面通过去除部分区域形成的曲面。球缺面可以为半球面,也可以为大于半球或小于半球的曲面。
11、可选的,该曲面也可以为球面。
12、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述绝缘腔体包括绝缘腔体顶,所述绝缘腔体顶为平面,所述绝缘腔体顶与所述pcb固定。
13、绝缘腔体顶为平面时,便于天线结构中绝缘腔体与pcb的固定。
14、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述金属件为球形。
15、球形金属件可以为实心金属球或空心金属球。
16、可选的,金属件也可以为任意的多面体金属件或其他规则或不规则金属件。
17、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述绝缘腔体、所述流体和所述金属件用于形成所述天线结构的第一谐振,所述地板上设置有缝隙,所述缝隙用于形成所述天线的第二谐振。
18、通过缝隙可以形成第二谐振。并且可以通过各种方式调整上述第一谐振和该第二谐振的谐振频率,从而按照使得天线结构能够满足不同场景的需求。
19、在一个实施例中,该用于形成天线的第二谐振的缝隙可以是对容器、流体和金属件形成的介质谐振器的馈电缝隙。这时,绝缘腔体在pcb上的投影至少部分覆盖该缝隙。
20、在另一个实施例中,介质谐振器可以通过其他缝隙馈电,而该缝隙可以用于形成第二谐振,当然,用于对介质谐振器馈电的缝隙也可以形成另一谐振。
21、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述缝隙包括第一缝隙和第二缝隙,所述第一缝隙的长度小于所述第二缝隙的长度,所述第一缝隙的两端的宽度大于所述第一缝隙中部的宽度。
22、第二缝隙可以是第二辐射的辐射体,第一缝隙可以是主要调整该天线的阻抗匹配的,通过第一缝隙两端的加宽的结构,可以提高天线的阻抗匹配程度。
23、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述绝缘腔体与所述pcb之间设置衬底层,所述绝缘腔体通过所述衬底层与所述pcb固定。
24、对于第一谐振,衬底层的设置一方面能够增加介质谐振器的高度,从而使得第一谐振的频率向低频移动;另一方面,能够增加pcb与介质谐振器之间的净空区,使得第一谐振向高频移动;又一方面,通过衬底层相对介电常数的设置,能够调整介质谐振器的等效相对介电常数,从而对第一谐振产生影响。
25、对于第二谐振,衬底层能够改变pcb的等效相对介电常数,从而能够对第二谐振产生影响。
26、因此,通过衬底层的设置能够同时对第一谐振和第二谐振产生影响,达到扩展天线结构的带宽的效果。
27、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述pcb设置在所述绝缘腔体的上方,所述金属件的重力大于所述金属件在所述流体中的浮力。
28、在该实施例中,金属件能够沿绝缘腔体的底部运动,并最终稳定在底部最低点,天线主要辐射方向主要为竖直向下方向,可以应用在室内天花板、无人机、大型船舶顶等,从而为天线结构安装位置的下方的设备提供无线资源的覆盖。
29、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述pcb设置在所述绝缘腔体的下方,所述金属件的重力小于所述金属件在所述流体中的浮力。
30、在该实施例中,金属件始终位于绝缘腔体的顶部最高点,从而使得天线主要辐射方向大致在竖直向上方向,能够安装在例如汽车、移动终端设备上,从而在汽车或移动终端设备运动过程中,使得该汽车或移动终端设备与基站等网络设备之间的通信更加顺畅。
31、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述绝缘腔体的相对介电常数大于1。
32、结合第一方面,在第一方面的某些实现方式中,所述流体的相对介电常数为3-200。
33、流体的相对介电常数可以根据需求设置,例如当绝缘腔体的容积较大时,可以将该流体的相对介电常数设置得大一些;如果绝缘腔体的容积较小时,可以将该流体的相对介电常数设置得小一些。
34、第二方面,提供了一种通信设备,包括如第一方面或第一方面任意一种实现方式所述的天线结构。
35、第三方面,提供了一种车辆,包括如第一方面或第一方面任意一种实现方式所述的天线结构。
36、第四方面,提供了一种终端设备,包括如第一方面或第一方面任意一种实现方式所述的天线结构。
1.一种天线结构,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的天线结构,其特征在于,所述绝缘腔体的内壁包括光滑的曲面。
3.根据权利要求2所述的天线结构,其特征在于,所述曲面为球缺面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述绝缘腔体包括绝缘腔体顶,所述绝缘腔体顶为平面,所述绝缘腔体顶与所述pcb固定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述金属件为球形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述绝缘腔体、所述流体和所述金属件用于形成所述天线结构的第一谐振,所述地板上设置有缝隙,所述缝隙用于形成所述天线的第二谐振。
7.根据权利要求6所述的天线结构,其特征在于,所述缝隙包括第一缝隙和第二缝隙,所述第一缝隙的长度小于所述第二缝隙的长度,所述第一缝隙的两端的宽度大于所述第一缝隙中部的宽度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述绝缘腔体与所述pcb之间设置衬底层,所述绝缘腔体通过所述衬底层与所述pcb固定。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述pcb设置在所述绝缘腔体的上方,所述金属件的重力大于所述金属件在所述流体中的浮力。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述pcb设置在所述绝缘腔体的下方,所述金属件的重力小于所述金属件在所述流体中的浮力。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述绝缘腔体的相对介电常数大于1。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的天线结构,其特征在于,所述流体的相对介电常数为3-200。
13.一种通信设备,所述终端设备包括如权利要求1至12任一项所述的天线结构。
