天线装置和卫星终端

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种天线装置和卫星终端。

背景技术

随着通信技术的发展，无线通信不断地改变着人们的生活方式，已经渗透到生活的方方面面，为生产和生活带来了诸多便利。与此同时，针对于无线通信技术的要求也越来越高，尤其是移动通信方面。然而，目前仍然有部分地区没有覆盖移动通信网络，只能使用卫星通信来进行信息的传递。在使用卫星通信的同时，还对终端的体积和数据传输速率提出了更高的要求，既需要终端的体积较小，也需要数据传输速率高。

而根据香农公式，在信噪比一定的情况下，只有提高工作带宽才可以有效地提高通信速率。随着终端工作带宽的提高，需要设置在终端的天线装置也具备相应的工作带宽，以完成通信。

然而，在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的天线装置难以在实现小型化的同时提高工作带宽，存在无法兼顾体积与工作带宽的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够在体积较小的同时，提高工作带宽的天线装置和卫星终端。

为了实现上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种天线装置，包括依次层叠的第一辐射体、第二辐射体和耦合片；

其中，第一辐射体朝向第二辐射体的一面形成有第一天线金属层，第一辐射体上开设有贯穿第一辐射体与第一天线金属层的第一通孔；第二辐射体朝向耦合片的一面形成有第二天线金属层，第二辐射体上开设有贯穿第二辐射体和第二天线金属层的第二通孔；第二通孔与第一通孔对应；耦合片远离第二辐射体的一面形成有耦合金属层，耦合片上开设有贯穿耦合片的第三通孔；第三通孔与第二通孔对应；

还包括：馈电探针，馈电探针穿过第一通孔、第二通孔和第三通孔，并与耦合金属层电连接。

在其中一个实施例中，第一辐射体包括第一基体和第一突出部；第二辐射体包括第二基体和第二突出部；

第一突出部沿着第一基体所处平面，朝远离第一基体的几何中心的方向突出；第二突出部沿着第二基体所处平面，朝远离第二基体的几何中心的方向突出。

在其中一个实施例中，第一基板为PCB板；第二基板为PCB板。

在其中一个实施例中，还包括层叠于第一辐射体和第二辐射体之间的第三辐射体；

第三辐射体朝向第二辐射体的一面形成有第三天线金属层，第三辐射体上开设有贯穿第三辐射体与第三天线金属层的第四通孔；第四通孔与第一通孔对应；

其中，馈电探针穿过第一通孔、第四通孔、第二通孔和第三通孔。

在其中一个实施例中，耦合片的几何中心偏离第一辐射体的几何中心；

以及

在耦合片的数量大于或等于两个时，各耦合片的几何中心沿第一辐射体的几何中心呈对称分布。

在其中一个实施例中，天线装置还包括金属底板；

第一辐射体远离第二辐射体的一面与金属底板贴合。

在其中一个实施例中，第一辐射体远离第二辐射体的一面形成有接地金属层；

接地金属层接触金属底板。

在其中一个实施例中，第一辐射体在正投影方向上的投影面积，大于或等于第二辐射体在正投影方向上的投影面积。

在其中一个实施例中，第一辐射体为具有切角的正方形辐射体；第二辐射体为具有切角的正方形辐射体。

在其中一个实施例中，耦合片为PCB板或金属片。

另一方面，本申请实施例还提供了一种卫星终端，包括上述任一实施例中的天线装置。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

通过第一辐射体、第二辐射体和耦合片的层叠设置，第一辐射体朝向第二辐射体的一面形成有第一天线金属层，第二辐射体朝向耦合片的一面形成有第二天线金属层，耦合片远离第二辐射体的一面形成有耦合金属层；同时，第一辐射体上开设有贯穿第一辐射体与第一天线金属层的第一通孔，第二辐射体上开设有贯穿第二辐射体和第二天线金属层的第二通孔，耦合片上开设有贯穿耦合片的第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔两两相互对应，馈电探针穿过第一通孔、第二通孔和第三通孔与耦合金属层进行电连接，从而可通过各辐射体实现不同频段信号的收发，并通过耦合片增加天线装置的电力路径，进而可在满足小型化设计的同时，提高天线装置的工作带宽。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中天线装置的第一组合示意图；

图2为一个实施例中天线装置的第二组合示意图；

图3为一个实施例中第一辐射体和第二辐射体在正投影方向上的投影示意图；

图4为一个实施例中天线装置的第三组合示意图；

图5为一个实施例中天线装置的第一结构示意图；

图6为一个实施例中天线装置的第二结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“形成”、“一面”、“层叠”、“朝向”、“远离”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种天线装置，包括依次层叠的第一辐射体110、第二辐射体120和耦合片130；

其中，第一辐射体110朝向第二辐射体120的一面形成有第一天线金属层，第一辐射体110上开设有贯穿第一辐射体110与第一天线金属层的第一通孔111；第二辐射体120朝向耦合片130的一面形成有第二天线金属层，第二辐射体120上开设有贯穿第二辐射体120和第二天线金属层的第二通孔121；第二通孔121与第一通孔111对应；耦合片130远离第二辐射体120的一面形成有耦合金属层，耦合片130上开设有贯穿耦合片130的第三通孔；第三通孔与第二通孔121对应；

还包括：馈电探针140，馈电探针140穿过第一通孔111、第二通孔121和第三通孔，并与耦合金属层电连接。

具体地，第一辐射体110、第二辐射体120和耦合片130层叠设置，第二辐射体120设置在第一辐射体110上，耦合片130设置在第二辐射体120上。耦合片130可以与第二辐射体120间隔一定距离，耦合片130与第二辐射体120可以为非物理接触。第一辐射体110可以与第二辐射体120贴合设置；或者第一辐射体110和第二辐射体120可间隔设置，即第一辐射体110与第二辐射体120之间可间隔一定距离，并在第一辐射体110与第二辐射体120之间设置介质。

第一辐射体110包括第一辐射面和相对于第一辐射面的第二辐射面，第二辐射面朝向第二辐射体120，第一辐射体110的第二辐射面上形成有第一天线金属层。第二辐射体120包括第三辐射面和相对于第三辐射面的第四辐射面，第三辐射面朝向第一辐射体110，第二辐射体120的第四辐射面上形成有第二天线金属层。耦合片130包括第一耦合面和相对于第一耦合面的第二耦合面，耦合片130设置在第四辐射面上，且第一耦合面朝向第四辐射面，第二耦合面形成有耦合金属层。

若以从耦合片130指向第一辐射体110的方向为参考方向，则沿参考方向耦合金属层、耦合片130、第二天线金属层、第二辐射体120、第一天线金属层、第一辐射体110依次设置。

第一辐射体110与第一天线金属层形成第一天线，第二辐射体120与第二天线金属层形成第二天线，第一天线的通信频段与第二天线的通信频段不相同，即第一天线的收发频段可以为频段1，第二天线的收发频段可以为频段2，频段1与频段2不相同，从而使得本申请通过双层辐射体的设计，实现天线装置工作带宽的展宽。

第一辐射体110上开设有第一通孔111，第一通孔111贯穿第一辐射面、第一辐射体110、第二辐射面和第一天线金属层。第二辐射体120上开设有第二通孔121，第二通孔121贯穿第三辐射面、第二辐射体120、第四辐射面和第二天线金属层。耦合片130上开设第三通孔，第三通孔贯穿第一耦合面、耦合片130和第二耦合面。进一步地，第三通孔还可以贯穿耦合金属层。

第一通孔111、第二通孔121与第三通孔对应，以使馈电探针140可以穿过第一通孔111、第二通孔121与第三通孔，实现与耦合金属层进行电连接。馈电探针140可以与耦合金属层进行连接，并依次穿过第三通孔、第二通孔121和第一通孔111至第一辐射面外，馈电探针140伸出第一辐射面外的一端可以电连接馈电电路。

进一步地，第一通孔111和第二通孔121的通孔直径均可大于馈电探针140的直径，使得馈电探针140在穿过第一通孔111和第二通孔121时，避免与第一天线金属层或者第二天线金属层发生电连接，保证馈电探针140与第一天线金属层、第二天线金属层非接触。在一个示例中，第一通孔111在第一天线金属层上的通孔直径，可以大于第一通孔111在第一辐射体110中的通孔直径；类似地，第二通孔121在第二天线金属层上的通孔直径，可以大于第二通孔121在第二辐射体120中的通孔直径。

第三通孔在第一耦合面上的通孔直径，可以大于第三通孔在耦合金属层上的通孔直径，即第三通孔的通孔直径沿参考方向逐渐增加，同时，第三通孔在第二耦合面上的通孔直径可以等于馈电探针140的直径，从而可使得馈电探针140在穿过第三通孔时，可以保证与耦合金属层进行电连接，并避免与第一耦合面进行接触。在一个示例中，第一通孔111、第二通孔121和第三通孔均可以为非金属化过孔。

本申请通过各通孔的通孔直径设置，从而可保证馈电探针140与第一天线、第二天线非物理接触，馈电探针140与耦合片130物理接触。在一个示例中，馈电探针140可以为圆柱状铜棒或者方形铜棒。在另一个示例中，馈电探针140可通过焊锡与耦合金属层进行固定。

上述天线装置中，通过第一辐射体110、第二辐射体120和耦合片130的层叠设置，第一辐射体110朝向第二辐射体120的一面形成有第一天线金属层，第二辐射体120朝向耦合片130的一面形成有第二天线金属层，耦合片130远离第二辐射体120的一面形成有耦合金属层；同时，第一辐射体110上开设有贯穿第一辐射体110与第一天线金属层的第一通孔111，第二辐射体120上开设有贯穿第二辐射体120和第二天线金属层的第二通孔121，耦合片130上开设有贯穿耦合片130的第三通孔，第一通孔111、第二通孔121和第三通孔两两相互对应，馈电探针140穿过第一通孔111、第二通孔121和第三通孔与耦合金属层进行电连接，从而可通过各辐射体实现不同频段信号的收发，并通过耦合片130增加天线装置的电力路径，进而可在满足小型化设计的同时，提高天线装置的工作带宽。

在一个实施例中，如图2所示，第一辐射体110包括第一基体113和第一突出部115；第二辐射体120包括第二基体123和第二突出部125；

第一突出部115沿着第一基体113所处平面，朝远离第一基体113的几何中心的方向突出；第二突出部125沿着第二基体123所处平面，朝远离第二基体123的几何中心的方向突出。

具体地，第一辐射体110包括第一基体113和第一突出部115，第一突出部115沿着第一基体113所在的平面，朝远离第一基体113几何中心的方向突出。进一步地，第一突出部115的数量可以为四个，各第一突出部115分别朝第一基体113的四周突出，且各第一突出部115互不重叠。在一个示例中，第一基体113可以为正方形基体，在第一基体113的四条边上分别设置对应的第一突出部115，各第一突出部115与各边的中点对应，则第一辐射体110在正投影方向上的投影可以如图3所示。

第一天线金属层覆盖第一基体113以及第一突出部115，当第一突出部115的数量为多个时，第一天线金属层覆盖第一基体113以及各第一突出部115。进一步地，第一天线金属层可以覆盖第一基体113全部或者部分的第二辐射面，和/或第一天线金属层可以覆盖第一突出部115全部或者部分的第二辐射面，以实现在第一辐射体110的正交方向都有部分突出的覆铜层。

类似地，第二辐射体120可以包括第二基体123和第二突出部125，第二突出部125沿着第二基体123所在的平面，朝远离第二基体123几何中心的方向突出。进一步地，第二突出部125的数量可以为四个，各第二突出部125分别朝第一基体113的四周突出，且各第二突出部125互不重叠。在一个示例中，第二基体123可以为正方形基体，在第二基体123的各边上分别设置对应的第二突出部125，第二辐射体120在正投影方向上的投影可以如图3所示。

第二天线金属层覆盖第二基体123以及第二突出部125，当第二突出部125的数量为多个时，第二天线金属层覆盖第二基体123以及各第二突出部125。进一步地，第二天线金属层可以覆盖第二基体123全部或者部分的第二辐射面，和/或第二天线金属层可以覆盖第二突出部125全部或者部分的第二辐射面，以实现在第二辐射体120的正交方向都有部分突出的覆铜层。

进一步地，第一基体113和第二基体123可以为PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板)，或者金属板。

上述天线装置中，通过第一突出部115和第二突出部125的设置，从而可在减小天线装置体积的同时，实现对天线装置驻比的调节，进而可提高天线装置的性能指标。

在一个实施例中，第一基板为PCB板；第二基板为PCB板。

具体地，第一基板和第二基体123均可以为PCB板。通过分别在第二辐射面、第四辐射面和第二耦合面上进行覆铜，从而实现天线金属层和耦合金属层的设置。进一步地，第三辐射面可无覆铜层，即第三辐射面可以做无铜处理。

上述天线装置中，通过采用PCB板作为第一基板和第二基板，使得第一基板和第二基板具备高介电常数，进而可降低天线装置的体积。

在一个实施例中，如图4所示，还包括层叠于第一辐射体110和第二辐射体120之间的第三辐射体150；

第三辐射体150朝向第二辐射体120的一面形成有第三天线金属层，第三辐射体150上开设有贯穿第三辐射体150与第三天线金属层的第四通孔151；第四通孔151与第一通孔111对应；

其中，馈电探针140穿过第一通孔111、第四通孔151、第二通孔121和第三通孔。

具体地，天线装置还包括第三辐射体150，第三辐射体150设置在第一辐射体110和第二辐射体120之间，沿着参考方向，耦合片130、第二辐射体120、第三辐射体150和第一辐射体110依次层叠设置。进一步地，第三辐射体150的数量可以为一个或者多个，当第三辐射体150的数量为多个时，各第三辐射体150依次层叠于第一辐射体110和第二辐射体120之间。例如当第三辐射体150的数量为2个是，沿参考方向，耦合片130、第二辐射体120、任一第三辐射体150、另一第三辐射体150和第一辐射体110依次层叠设置。

第三辐射体150包括第五辐射面和相对于第五辐射面的第六辐射面，第五辐射面朝向第一辐射体110，第六辐射面朝向第二辐射体120。第六辐射面上形成有第三天线金属层，进一步地，第五辐射面可以做无铜处理。

第三辐射体150和第三天线金属层形成第三天线。第一天线、第二天线和第三天线可分别实现不同频段信号的收发。当第三辐射体150的数量为多个时，各第三辐射体150的第六辐射面上均形成有第三天线金属层，以形成多个第三天线。各第三天线可用于实现不同频段信号的收发。

第三辐射体150上开设有第四通孔151，第四通孔151贯穿第五辐射面、第三辐射体150、第六辐射面和第三天线金属层，第一通孔111、第二通孔121、第三通孔和第三通孔两两相互对应，以使馈电探针140可以依次穿过第三通孔、第二通孔121、第四通孔151和第一通孔111伸至第一辐射面外。

进一步地，第三辐射体可以包括第三基体和第三突出部，第三突出部沿着第三基体所在的平面，朝远离第三基体的几何中心的方向突出。

上述天线装置中，通过第三辐射体150和第三天线金属层的设置，从而可增加天线装置的通信频段，进而可提高天线装置的工作带宽。

在一个实施例中，耦合片130的几何中心偏离第一辐射体110的几何中心；

以及

在耦合片130的数量大于或等于两个时，各耦合片130的几何中心沿第一辐射体110的几何中心呈对称分布。

具体地，耦合片130的数量可以为1个或者多个，当耦合片130的数量为1个时，耦合片130的几何中心偏离第一辐射体110的几何中心，当耦合片130的数量为多个时，各耦合片130的几何中心均偏离第一辐射体110的几何中心，且各耦合片130的几何中心沿第一辐射体110的几何中心呈中心对称，以实现圆极化天线。进一步地，当耦合片130的数量为多个时，耦合片130可以为2个或者4个。

在一个示例中，当耦合片130的数量为2个时，天线装置的结构图可如图5所示。

上述天线装置中，通过将耦合片130的几何中心偏离第一辐射体110的几何中心设置，从而可实现圆极化天线。

在一个实施例中，天线装置还包括金属底板160；

第一辐射体110远离第二辐射体120的一面与金属底板160贴合。

具体地，天线装置还包括贴合第一辐射体110的金属底板160，具体而言，第一辐射体110的第一辐射面与金属底板160贴合，从而使得天线装置可以进行接地。进一步地，第一辐射面可以全部或者部分贴合金属底板160。当第一辐射面与金属底板160部分贴合时，第一辐射面与金属底板160之间的间隔距离为，第一辐射面与金属底板160的最大直线距离。

需要说明的是，第一辐射体110和第二辐射体120之间的间隔距离，与第一辐射体110和金属底板160之间的间隔距离可以相等或者不相等。在一个示例中，天线装置的结构图可如图6所示。

上述天线装置中，通过将金属底板160与第一辐射体110远离第二辐射体120的一面进行贴合，从而可实现天线装置的接地，提高天线装置收发信号的稳定性。

在一个实施例中，第一辐射体110远离第二辐射体120的一面形成有接地金属层；

接地金属层接触金属底板160。

具体地，第一辐射体110的第一辐射面上形成有接地金属层，接地金属层接触金属底板160，从而可保证辐射体与地(参考面)之间的距离保持稳定，进而可提高天线装置信号收发的稳定性。进一步地，可通过在第一辐射体110的第一辐射面设置铜箔，实现接地金属层的设置。

第一通孔111贯穿接地金属层、第一辐射面、第一辐射体110、第二辐射面和第一天线金属层设置，进一步地，第一通孔111在接地金属层上的通孔直径可以大于馈电探针140的直径，以避免馈电探针140与接地金属层之间的物理接触。

上述天线装置中，通过在第一辐射体110远离第二辐射体120的一面形成接地金属层，并使接地金属层接触金属底板160，从而可保证辐射体与地(参考面)之间的距离保持稳定，进而可提高天线装置信号收发的稳定性。

在一个实施例中，第一辐射体110在正投影方向上的投影面积，大于或等于第二辐射体120在正投影方向上的投影面积。

具体地，第一辐射体110的边长(或者周长)可以大于或者等于第二辐射体120的边长(或者周长)，以参考方向为投射线的投影方向，则第一辐射体110在正投影方向上的投影面积大于或者等于第二辐射体120在正投影方向上的投影面积。

在一个实施例中，第一辐射体110为具有切角的正方形辐射体；第二辐射体120为具有切角的正方形辐射体。

具体地，第一辐射体110为具有切角的正方体辐射体，第二辐射体120为具有切角的正方体辐射体，即第一基体113在正投影方向上的投影为正方形，第二基体123在正投影方向上的投影为正方形。

需要说明的是，第一辐射体110与第二辐射体120并不必然设有切角；第一辐射体110和第二辐射体120并不必然为正方体辐射体，辐射体和耦合片130为其它形状或者其中之一为其它形状都在本申请保护范围之内。同时，第一辐射体110的切角与第二辐射体120的切角并不必然一致。

在一个实施例中，耦合片130为PCB板或金属片。

具体地，当耦合片130为PCB板时，耦合片130可以单层PCB，并可以由双面PCB腐蚀而成。通过在第二耦合面上进行覆铜，从而可完成耦合金属层的设置。进一步地，第一耦合面可以设有覆铜层，也可以做无铜处理。

当耦合片130为金属片时，耦合片130与第二辐射体120之间可以设置介质，介质可以为空气或者支撑结构，以避免耦合片130与第二辐射体120贴合。

在一个实施例中，提供了一种卫星终端，包括上述任一实施例中的天线装置。

具体地，卫星终端包括但不局限于北斗终端、GPS(Global Positioning System，全球定位系统)终端、格洛纳斯(GLONASS，GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM)终端和伽利略卫星终端。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。