[发明专利]多层贴片天线

说明书

一种天线系统包括：导电的并且被配置为在第一频带和不同于第一频带的第二频带中辐射能量的贴片辐射器；与贴片辐射器重叠的寄生贴片辐射器，寄生贴片辐射器是导电的并且被配置为在第一频带中辐射能量；以及包括导体的至少一个寄生元件，导体相对于寄生贴片辐射器被定尺寸和设置，使得寄生贴片辐射器和至少一个寄生元件的组合在第二频带中辐射能量。

优先权

本专利申请要求于2018年9月28日提交的题为“MULTI-LAYER PATCH ANTENNA”的非临时申请No.16/147,232的优先权，该临时申请已经转让给本专利申请的受让人并且由此通过引用明确地并入本文。

背景技术

无线通信设备越来越流行并且越来越复杂。例如，移动电信设备已经从简单的电话发展到具有多种通信能力(例如，多种蜂窝通信协议、Wi-Fi、和其他短距离通信协议)的智能电话、超级计算处理器、相机等。无线通信设备具有天线，以支持在一定频率范围内的无线通信。

随着无线通信技术的发展，移动通信设备可以被配置为使用多个毫米波(例如，25GHz以上)波束进行通信。例如，5G设备可以被配置为在28GHz频带(26.5-29.5GHz)和39GHz频带(37-40GHz)中操作。毫米波接收(Rx)波束可以与5G基站的发射(Tx)波束对准，该5G基站可以称为gNodeB或gNB、或WLAN接入点或其他通信信号源。接收波束可以来自具有相对较大波束宽度的伪欧姆尼(PO)码本(即，转向角的范围和粒度)，或者可以来自具有相对较小波束宽度的窄码本。为了形成波束宽度变化的波束(例如，用于数据传输的更窄的波束宽度)，可以使用不同的天线阵列元件类型和布置。通过改变辐射器阵列元件的权重(信号幅度和/或输入馈送信号相位)，波束可以被转向到各种不同扫描角度和/或在PO波束与较窄波束之间切换。

发明内容

一种天线系统的示例包括：导电的并且被配置为在第一频带和不同于第一频带的第二频带中辐射能量的贴片辐射器；与贴片辐射器重叠的寄生贴片辐射器，寄生贴片辐射器是导电的并且被配置为在第一频带中辐射能量；以及包括导体的至少一个寄生元件，导体被定尺寸并且相对于寄生贴片辐射器设置，使得寄生贴片辐射器和至少一个寄生元件的组合在第二频带中辐射能量。

这样的系统的实现可以包括以下特征中的一个或多个。第一频带中的最低频率比第二频带中的最高频率高至少10％。至少一个寄生元件包括邻近寄生贴片辐射器的每个边缘设置的至少一个导体。寄生贴片辐射器是正方形的，被配置为在第一频带中以两个正交极化中的至少一个正交极化辐射能量，并且相对于贴片辐射器居中，并且至少一个寄生元件相对于寄生贴片辐射器对称地设置和配置，使得寄生贴片辐射器和至少一个寄生元件的组合在第二频带中以两个正交极化中的至少一个正交极化辐射能量。至少一个寄生元件还包括设置在与寄生贴片辐射器的每个拐角对角地相邻的区域中的另外的导体。至少一个寄生元件包括围绕寄生贴片辐射器设置的导电回路。

同样或备选地，这样的系统的实现可以包括以下特征中的一个或多个。贴片辐射器设置在该系统的第一层中，并且寄生贴片辐射器和至少一个寄生元件设置在不同于该系统的第一层的该系统的第二层中。寄生贴片辐射器是第一寄生贴片辐射器，该系统还包括设置在该系统的第三层中的第二寄生贴片辐射器，第三层不同于第一层和第二层，并且第二寄生贴片辐射器被配置为在第二频带中辐射能量。第一寄生贴片辐射器设置在贴片辐射器的第一侧，并且第二寄生贴片辐射器设置在贴片辐射器第二侧并且与贴片辐射器重叠。该系统包括多个寄生元件，其中寄生贴片辐射器和多个寄生元件关于中心点对称地设置。贴片辐射器是设置成阵列的多个贴片辐射器之一，寄生贴片辐射器和至少一个寄生元件是阵列的被配置和设置为寄生地耦合到多个贴片辐射器的组件，并且与阵列中的贴片辐射器相比，寄生贴片更多。