CN111082230A - 大规模阵列天线及天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线模块及大规模阵列天线，包括金属反射板、第一绝缘体、第二绝缘体、馈电功分网络及校准网络。金属反射板嵌设于第一绝缘体与第二绝缘体之间，金属反射板、第一绝缘体及第二绝缘体三者一体化模塑成型。第一绝缘体包括位于金属反射板的其中一侧面的绝缘底板，馈电功分网络设于绝缘底板上。第二绝缘体包括位于金属反射板的另一侧面的绝缘腔体，校准网络设于绝缘腔体的底壁上。将金属反射板、第一绝缘体及第二绝缘体三者一体化模塑成型，然后再将馈电功分网络直接设于绝缘底板上，以及将校准网络直接设于绝缘腔体的底壁上，从而能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

Description

大规模阵列天线及天线模块

技术领域

本发明涉及通信装置技术领域，特别是涉及一种大规模阵列天线及天线模块。

背景技术

随着移动通信技术和应用的迅猛发展，关于第五代移动通信技术(外文缩写为5G)已进入试商用阶段。传统的5G天线，其天线模块通常包括金属底板、设于金属底板上的金属隔板以及馈电网络。其中，金属底板常采用金属压铸或钣金工艺成型，金属隔板常采用金属压铸、铝型材拉挤或钣金工艺成型，以满足基于5G大规模密集高频阵列的天线对布局空间多样的需求。然而在工程实践中，金属隔板一般通过螺钉或铆钉固定于金属底板上或者采用焊接/金属压铸工艺与金属底板固定连接，在5G高频段应用的背景下，采用螺钉固定的方式难以满足5G高频段天线对辐射边界缝隙的要求，5G天线的插损较高、互调隐患增多、一致性较差以及过多采用金属材料带来天线零件多、重量重、装配复杂等问题。此外，馈电网络多采用集成于PCB板上，将PCB板通过螺钉或铆钉固定连接于金属底板上。辐射单元通常采用金属压铸、钣金或PCB振子，辐射单元与馈电网络之间通常直接焊接或通过同轴电缆焊接连接，不仅装配复杂，生产成本较高，还会具有较多焊点，同样难以满足低插损、低互调和高一致性的指标要求。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种大规模阵列天线及天线模块，它能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标。

其技术方案如下：一种天线模块，包括：金属反射板、第一绝缘体、第二绝缘体，所述金属反射板嵌设于所述第一绝缘体与所述第二绝缘体之间，所述金属反射板、所述第一绝缘体及所述第二绝缘体三者一体化模塑成型；馈电功分网络，所述第一绝缘体包括位于所述金属反射板的其中一侧面的绝缘底板，所述馈电功分网络设于所述绝缘底板上；校准网络，所述第二绝缘体包括位于所述金属反射板的另一侧面的绝缘腔体，所述校准网络设于所述绝缘腔体的底壁上。

上述的天线模块，由于无需如传统地将馈电功分网络与校准网络分别形成于两个PCB板上，然后采用螺钉等连接件将馈电功分网络的PCB板、校准网络的PCB板及金属反射板三者拼装组合，而是将金属反射板、第一绝缘体及第二绝缘体三者一体化模塑成型，然后再将馈电功分网络直接设于绝缘底板上，以及将校准网络直接设于绝缘腔体的底壁上，从而能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

在其中一个实施例中，所述第一绝缘体还包括间隔地设置于所述绝缘底板上的多个绝缘隔离板，所述绝缘隔离板上设有金属层。

在其中一个实施例中，所述的天线模块还包括位于相邻所述绝缘隔离板之间的若干个辐射单元，所述辐射单元为设于所述绝缘底板上的振子片，所述辐射单元与所述馈电功分网络电性连接。

在其中一个实施例中，所述的天线模块还包括与所述辐射单元对应设置的引向片，所述第一绝缘体还包括与所述绝缘底板相连的介质支撑柱，所述介质支撑柱与所述引向片对应设置，所述引向片装设于所述介质支撑柱上；所述引向片为PCB板或金属片。如此，引向片能够提高辐射性能。

在其中一个实施例中，所述馈电功分网络采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板上；所述校准网络采用3D-MID技术形成于所述绝缘腔体的底壁上，或者镀设形成于所述绝缘腔体的底壁上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘腔体的底壁上；所述辐射单元采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板上。

在其中一个实施例中，所述的天线模块还包括位于相邻所述绝缘隔离板之间的若干个辐射单元，所述辐射单元为辐射板，所述第一绝缘体还包括与所述绝缘底板相连的介质支撑柱，所述介质支撑柱与所述辐射板对应设置，所述辐射板装设于所述介质支撑柱上，所述介质支撑柱的侧壁上设有馈电层，所述辐射板通过所述馈电层与所述馈电功分网络相连。

在其中一个实施例中，所述第一绝缘体还包括绕所述绝缘底板的周向设置的边界板，所述边界板的板面上设有金属层；所述金属层采用3D-MID技术形成于所述边界板上，或者镀设形成于所述边界板上，或者采用LDS工艺形成于所述边界板上。

在其中一个实施例中，所述金属反射板设有边界板，所述边界板绕所述绝缘底板的周向设置。

在其中一个实施例中，所述的天线模块还包括若干个馈电探针，所述金属反射板设有与所述馈电探针相应设置的过孔，所述馈电探针设置于所述过孔中，所述馈电探针的外壁与所述过孔的内壁填充有绝缘介质，所述馈电探针的一端贯穿所述第一绝缘体后与所述馈电功分网络电性连接，所述馈电探针的另一端贯穿所述第二绝缘体后与所述校准网络电性连接。

在其中一个实施例中，所述绝缘腔体的外侧壁与所述绝缘腔体的内侧壁均设有金属层，所述绝缘腔体的外侧壁的金属层与所述金属反射板电性连接；或者，所述绝缘腔体的内侧壁设有金属层，所述绝缘腔体的内侧壁的金属层通过金属化过孔与所述金属反射板电性连接。

在其中一个实施例中，所述的天线模块还包括金属屏蔽盖，所述绝缘腔体背向所述第一绝缘体的腔壁上设有开口，所述金属屏蔽盖盖设于所述开口处。

一种大规模阵列天线，包括一个以上所述的天线模块。

上述的大规模阵列天线，由于无需如传统地将馈电功分网络与校准网络分别形成于两个PCB板上，然后采用螺钉等连接件将馈电功分网络的PCB板、校准网络的PCB板及金属反射板三者拼装组合，而是将金属反射板、第一绝缘体及第二绝缘体三者一体化模塑成型，然后再将馈电功分网络直接设于绝缘底板上，以及将校准网络直接设于绝缘腔体的底壁上，从而能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的天线模块的其中一视角结构图；

图2为本发明一实施例所述的天线模块的另一视角结构图；

图3为本发明一实施例所述的天线模块的又一视角结构图；

图4为本发明一实施例所述的天线模块的分解示意图；

图5为本发明一实施例所述的天线模块的引向片分离出的结构示意图；

图6为图5在A处的放大结构示意图；

图7为本发明一实施例所述的天线模块的屏蔽盖板去掉后的结构示意图；

图8为图7在B处的放大结构示意图。

附图标记：

10、金属反射板；20、第一绝缘体；21、绝缘底板；22、绝缘隔离板；23、介质支撑柱；24、边界板；30、第二绝缘体；31、绝缘腔体；311、金属化过孔；40、馈电功分网络；50、校准网络；60、辐射单元；70、引向片；80、金属屏蔽盖；81、安装件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。

在一个实施例中，请参阅图1至图6，一种天线模块，包括金属反射板10、第一绝缘体20、第二绝缘体30、馈电功分网络40及校准网络50。所述金属反射板10嵌设于所述第一绝缘体20与所述第二绝缘体30之间，所述金属反射板10、所述第一绝缘体20及所述第二绝缘体30三者一体化模塑成型。所述第一绝缘体20包括位于所述金属反射板10的其中一侧面的绝缘底板21，所述馈电功分网络40设于所述绝缘底板21上。所述第二绝缘体30包括位于所述金属反射板10的另一侧面的绝缘腔体31，所述校准网络50设于所述绝缘腔体31的底壁上。

上述的天线模块，由于无需如传统地将馈电功分网络40与校准网络50分别形成于两个PCB板上，然后采用螺钉等连接件将馈电功分网络40的PCB板、校准网络50的PCB板及金属反射板10三者拼装组合，而是将金属反射板10、第一绝缘体20及第二绝缘体30三者一体化模塑成型，然后再将馈电功分网络40直接设于绝缘底板21上，以及将校准网络50直接设于绝缘腔体31的底壁上，从而能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

可以理解的是，上述的金属反射板10不仅可以作为反射板，还兼具馈电功分网络40和校准网络50的金属地层。

进一步地，请参阅图1、图2、图4及图6，所述第一绝缘体20还包括间隔地设置于所述绝缘底板21上的多个绝缘隔离板22。所述绝缘隔离板22上设有金属层。具体而言，采用3D-MID技术将金属层形成于绝缘隔离板22上，或者将金属层镀设形成于绝缘隔离板22上，或者采用LDS(Laser-Direct-structuring，激光直接成型技术)工艺将金属层形成于绝缘隔离板22上。相邻两个绝缘隔离板22之间有一个以上辐射单元60与连接辐射单元60的馈电网络，辐射单元60与馈电网络组成一个天线子阵，绝缘隔离板22的表面上的金属层用于对相邻的天线子阵起到隔离作用。如此，能实现装配简单，生产自动化，成本降低，产品结构简单，重量较轻。

在一个实施例中，请参阅图5及图6，所述的天线模块还包括位于相邻所述绝缘隔离板22之间的若干个辐射单元60。所述辐射单元60为设于所述绝缘底板21上的振子片，所述辐射单元60与所述馈电功分网络40电性连接。

进一步地，请参阅图5及图6，所述的天线模块还包括与所述辐射单元60对应设置的引向片70，具体而言，所述引向片70为PCB板或金属片。所述第一绝缘体20还包括与所述绝缘底板21相连的介质支撑柱23，所述介质支撑柱23与所述引向片70对应设置，所述引向片70装设于所述介质支撑柱23上。如此，引向片70能够提高辐射性能。具体而言，引向片70上设有卡孔，介质支撑柱23的端部设有与卡孔相配合的卡头，引向片70可拆卸地卡设于介质支撑柱23上。其中，为了较为稳定地将引向片70装设于介质支撑柱23上，每个引向片70可以对应有两个、三个、四个或以上的介质支撑柱23。

在一个实施例中，所述馈电功分网络40采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板22上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板22上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板22上；所述校准网络50采用3D-MID技术形成于所述绝缘腔体31的底壁上，或者镀设形成于所述绝缘腔体31的底壁上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘腔体31的底壁上；所述辐射单元60采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板22上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板22上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板22上。如此，能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

在另一个实施例中，所述的天线模块还包括位于相邻所述绝缘隔离板22之间的若干个辐射单元60。所述辐射单元60为辐射板，所述第一绝缘体20还包括与所述绝缘底板21相连的介质支撑柱23，所述介质支撑柱23与所述辐射板对应设置，所述辐射板装设于所述介质支撑柱23上，所述介质支撑柱23的侧壁上设有馈电层，所述辐射板通过所述馈电层与所述馈电功分网络40相连。具体而言，介质支撑柱23的侧壁上的馈电层为通过3D-MID技术形成于所述介质支撑柱23的外壁上，或者镀设形成于所述介质支撑柱23的外壁上，或者采用LDS工艺形成于所述介质支撑柱23的外壁上。如此，能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

在一个实施例中，请参阅图5及图6，所述第一绝缘体20还包括绕所述绝缘底板21的周向设置的边界板24，所述边界板24的板面上设有金属层。边界板24上的金属层采用3D-MID技术形成于所述边界板24上，或者镀设形成于所述边界板24上，或者采用LDS艺形成于所述边界板24上。如此，在边界板24的作用下，能优化天线的辐射方向图，提升大规模阵列天线的性能指标。

在另一个实施例中，所述金属反射板10设有边界板，所述边界板绕所述绝缘底板21的周向设置。如此，在边界板的作用下，能优化天线的辐射方向图，提升大规模阵列天线的性能指标。

在一个实施例中，所述的天线模块还包括若干个馈电探针，所述金属反射板10设有与所述馈电探针相应设置的过孔，所述馈电探针设置于所述过孔中，所述馈电探针的外壁与所述过孔的内壁填充有绝缘介质，所述馈电探针的一端贯穿所述第一绝缘体20后与所述馈电功分网络40电性连接，所述馈电探针的另一端贯穿所述第二绝缘体30后与所述校准网络50电性连接。

在一个实施例中，请参阅图7与图8，所述绝缘腔体31的外侧壁与所述绝缘腔体31的内侧壁均设有金属层，所述绝缘腔体31的外侧壁的金属层与所述金属反射板10电性连接。或者，所述绝缘腔体31的内侧壁设有金属层，所述绝缘腔体31的内侧壁的金属层通过金属化过孔311与所述金属反射板10电性连接。具体而言，金属化过孔311可以是多个，多个金属化过孔311沿着绝缘腔体31的侧壁间隔布置。如此，能起到较好的屏蔽作用，避免绝缘腔体31内的校准网络50的电磁泄露。同样地，绝缘腔体31的侧壁上的金属层也可以例如采用3D-MID技术形成，或者镀设形成，或者采用LDS工艺形成。

进一步地，请参阅4、图6及图8，所述的天线模块还包括金属屏蔽盖80。所述绝缘腔体31背向所述第一绝缘体20的腔壁上设有开口，所述金属屏蔽盖80盖设于所述开口处。如此，能起到较好的屏蔽作用，避免绝缘腔体31内的校准网络50的电磁泄露。具体而言，金属屏蔽盖80例如采用螺钉、螺栓等安装件81可拆卸地装设于绝缘腔体31上。

在一个实施例中，一种大规模阵列天线，包括一个以上上述任一实施例所述的天线模块。

上述的大规模阵列天线，由于无需如传统地将馈电功分网络40与校准网络50分别形成于两个PCB板上，然后采用螺钉等连接件将馈电功分网络40的PCB板、校准网络50的PCB板及金属反射板10三者拼装组合，而是将金属反射板10、第一绝缘体20及第二绝缘体30三者一体化模塑成型，然后再将馈电功分网络40直接设于绝缘底板21上，以及将校准网络50直接设于绝缘腔体31的底壁上，从而能够实现天线轻量化，同时简化天线结构，提升天线性能指标，装配简化，有利于实现自动化生产。

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发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种天线模块，其特征在于，包括：

金属反射板、第一绝缘体、第二绝缘体，所述金属反射板嵌设于所述第一绝缘体与所述第二绝缘体之间，所述金属反射板、所述第一绝缘体及所述第二绝缘体三者一体化模塑成型；

馈电功分网络，所述第一绝缘体包括位于所述金属反射板的其中一侧面的绝缘底板，所述馈电功分网络设于所述绝缘底板上；

校准网络，所述第二绝缘体包括位于所述金属反射板的另一侧面的绝缘腔体，所述校准网络设于所述绝缘腔体的底壁上。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，所述第一绝缘体还包括间隔地设置于所述绝缘底板上的多个绝缘隔离板，所述绝缘隔离板上设有金属层。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，还包括位于相邻所述绝缘隔离板之间的若干个辐射单元，所述辐射单元为设于所述绝缘底板上的振子片，所述辐射单元与所述馈电功分网络电性连接。

4.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，还包括与所述辐射单元对应设置的引向片，所述第一绝缘体还包括与所述绝缘底板相连的介质支撑柱，所述介质支撑柱与所述引向片对应设置，所述引向片装设于所述介质支撑柱上；所述引向片为PCB板或金属片。

5.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于，所述馈电功分网络采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板上；所述校准网络采用3D-MID技术形成于所述绝缘腔体的底壁上，或者镀设形成于所述绝缘腔体的底壁上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘腔体的底壁上；所述辐射单元采用3D-MID技术形成于所述绝缘隔离板上，或者镀设形成于所述绝缘隔离板上，或者采用LDS工艺形成于所述绝缘隔离板上。

6.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于，还包括位于相邻所述绝缘隔离板之间的若干个辐射单元，所述辐射单元为辐射板，所述第一绝缘体还包括与所述绝缘底板相连的介质支撑柱，所述介质支撑柱与所述辐射板对应设置，所述辐射板装设于所述介质支撑柱上，所述介质支撑柱的侧壁上设有馈电层，所述辐射板通过所述馈电层与所述馈电功分网络相连。

7.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，所述第一绝缘体还包括绕所述绝缘底板的周向设置的边界板，所述边界板的板面上设有金属层；所述金属层采用3D-MID技术形成于所述边界板上，或者镀设形成于所述边界板上，或者采用LDS工艺形成于所述边界板上。

8.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，所述金属反射板设有边界板，所述边界板绕所述绝缘底板的周向设置。

9.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，还包括若干个馈电探针，所述金属反射板设有与所述馈电探针相应设置的过孔，所述馈电探针设置于所述过孔中，所述馈电探针的外壁与所述过孔的内壁填充有绝缘介质，所述馈电探针的一端贯穿所述第一绝缘体后与所述馈电功分网络电性连接，所述馈电探针的另一端贯穿所述第二绝缘体后与所述校准网络电性连接。

10.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于，所述绝缘腔体的外侧壁与所述绝缘腔体的内侧壁均设有金属层，所述绝缘腔体的外侧壁的金属层与所述金属反射板电性连接；或者，所述绝缘腔体的内侧壁设有金属层，所述绝缘腔体的内侧壁的金属层通过金属化过孔与所述金属反射板电性连接。

11.根据权利要求10所述的天线模块，其特征在于，还包括金属屏蔽盖，所述绝缘腔体背向所述第一绝缘体的腔壁上设有开口，所述金属屏蔽盖盖设于所述开口处。

12.一种大规模阵列天线，其特征在于，包括一个以上如权利要求1至11任意一项所述的天线模块。

Images