CN111403895A - 一种手持通信设备及其扇出型多天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线通信技术领域，提供了一种手持通信设备及其扇出型多天线模块。该扇出型多天线模块包括多个天线、低介电常数介质基板、中介电常数介质基板、高介电常数介质基板、有源高频芯片以及模组互连结构。本发明能很好的与手持终端的边角匹配，节省空间。本发明采用多天线扇出结构，无需采用波束赋形算法，采用开关切换结构，降低了成本以及功率损耗，提升了手持终端设备的电能续航能力。本发明包括多种渐变式介质材料，电磁波在介质聚焦透镜结构中传播会被介电常数高的介质所束缚和产生聚焦，形成平面波，使得天线辐射波束变窄，天线增益和方向性变高，降低了对有源芯片输出功率的要求，解决了合成天线增益低的难点。

Description

一种手持通信设备及其扇出型多天线模块

技术领域

本发明属于天线通信技术领域，尤其涉及一种手持通信设备及其扇出型多天线模块。

背景技术

5G通信手持终端设备中对于多天线系统中天线增益和天线扫描范围有一定的要求。在手持移动终端中，需要天线体积小、结构小型化以及易于和有源芯片集成，进而形成手持设备中的小型化有源天线模块。

在已有的5G通信手持终端的天线模块中，天线结构采用阵列形式以提高增益，并用波束赋形控制方法来形成波束扫描。请参见图1及图2，示出了现有的一种天线模块结构，包括多个天线1＇、介质基板2＇、有源高频芯片3以及模组互连结构4，其介质基板2＇为方形，多个天线1＇排列也排列成方形的阵列天线，这种阵列架构不利于有效利用手持终端中的空间。同时，请参见图3及图4，现有合成天线的增益低，并且在阵列波束赋形的实现中需要运行波束赋形算法，会产生较大的功率损耗，不利于手持终端的电池续航。

基于以上存在的问题，亟需一种结构小型化，有效地实现波束扫描并且增益和方向性强，功率损耗小的新型多天线模块。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种手持通信设备及其扇出型多天线模块，旨在现有手持通信设备中的天线模块所存在的不利于集成于手持终端中，增益低，方向性弱以及功率损耗较大的问题。

本发明是这样实现的，一种扇出型多天线模块，应用于手持通信设备中，所述扇出型多天线模块包括多个天线、低介电常数介质基板、中介电常数介质基板、高介电常数介质基板、有源高频芯片以及模组互连结构；

所述低介电常数介质基板的平面形状为扇形，所述多个天线安装在所述低介电常数介质基板中，并且，所述多个天线沿所述低介电常数介质基板周向间隔分布，形成分布式阵列天线；

所述中介电常数介质基板以及高介电常数介质基板沿所述低介电常数介质基板的径向方向依次向外延伸；所述低介电常数介质基板、中介电常数介质基板以及高介电常数介质基板的介电常数依次递增，三者相互固定连接，共同构成介质聚焦透镜结构；

所述有源高频芯片用于产生、调节和控制高频信号，其位于所述低介电常数介质基板外侧，所述有源高频芯片通过所述模组互连结构与所述阵列天线电连接。

进一步的，所述介质聚焦透镜结构的平面形状为扇形。

进一步的，所述低介电常数介质基板以及所述介质聚焦透镜结构的平面形状均是圆心角为90度的扇形。

进一步的，所述介质聚焦透镜结构上开设有多个过孔，每一所述过孔的孔壁上均覆盖有一层金属层，进而形成金属化过孔壁。

进一步的，所述多个过孔排成多列，多列所述过孔沿所述介质聚焦透镜结构的周向方向间隔分布，同一列中的多个过孔沿所述介质聚焦透镜结构的径向方向间隔分布。

另一方面，本发明还提供了一种手持通信设备，所述手持通信设备内部的边角位置设置有上述任意一项的扇出型多天线模块。

进一步的，所述手持通信设备的边角的平面形状为圆弧形。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明的天线模块，其介质聚焦透镜结构的平面形状为扇形，能很好的与手持终端的边角区域进行匹配，节省空间，便于手持终端集成。

本发明的天线模块采用多天线扇出结构，无需采用波束赋形算法，降低了成本以及功率损耗，提高了整体模组的效率，提升手持终端设备的电能续航能力。同时，也可以利用电子开关的切换来减少功率损耗，提升效率，延长手持终端的电池续航能力。

介质聚焦透镜结构包括多种渐变式介电常数材料，电磁波在介质聚焦透镜结构中传播会被介电常数高的介质所束缚和产生聚焦，形成平面波，使得天线辐射波束变窄，天线增益变高。进而提升了天线结构的增益，降低了对有源芯片输出功率的要求，解决了合成天线增益低的难点。

附图说明

图1是现有技术中的天线模块的俯视示意图；

图2是现有技术中的天线模块的侧视示意图；

图3是现有技术中的天线模块的辐射波束的示意图；

图4是现有技术中的另一天线模块的辐射波束的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种扇出型多天线模块的俯视示意图；

图6是图5所示扇出型多天线模块的侧视示意图；

图7是本发明实施例提供的扇出型多天线模块的辐射波束的示意图；

图8是本发明实施例提供的扇出型多天线模块在手持通信设备中的位置分布图。

具体实施方式

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

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参见图5及图6，示出了本发明提供的一较佳实施例，一种应用于手持通信设备中的扇出型多天线模块100，其包括多个天线1、低介电常数介质基板2a、中介电常数介质基板2b、高介电常数介质基板2c、有源高频芯片3以及模组互连结构4。

上述低介电常数介质基板2a的平面形状为扇形，多个天线1安装在低介电常数介质基板2a中。具体的，天线1可以安装在低介电常数介质基板2a的外表面上，也可以嵌入低介电常数介质基板2a中。并且，多个天线1沿所述低介电常数介质基板2a周向间隔分布，形成分布式阵列天线。该阵列天线主要用于形成信号能量辐射的波束。

上述中介电常数介质基板2b以及高介电常数介质基板2c沿所述低介电常数介质基板2a的径向方向依次向外延伸。并且，所述低介电常数介质基板2a、中介电常数介质基板2b、高介电常数介质基板2c的介电常数依次递增，三者相互固定连接，共同构成介质聚焦透镜结构。该介质聚焦透镜结构用作电磁波在天线金属结构之间传播的媒介。

于本实施例中，上述低介电常数介质基板2a以及介质聚焦透镜结构的平面形状均是圆心角为90度的扇形，即是四分之一圆。容易理解的，扇形形状仅是举例的一较佳形状，实际应用中，除扇形外，还可以是其它曲面几何结构。

上述有源高频芯片3用于产生、调节和控制高频信号，其位于所述低介电常数介质基板2a下方。模组互连结构4主要用于连接阵列天线和有源高频芯片3，在天线模块内部传输高频信号。

本实施例的天线模块采用多天线扇出结构，无需采用波束赋形算法，降低了成本以及功率损耗，提高了整体天线模块的效率，提升手持终端设备的电能续航能力。同时，也可以利用电子开关的切换来减少功率损耗，提升效率，延长手持终端的电池续航能力。

请一同参见图7，本实施例的介质聚焦透镜结构包括多种渐变式介电常数材料，电磁波在介质聚焦透镜结构中传播时会被介电常数高的介质所束缚和产生聚焦，形成平面波，使得天线辐射波束变窄，天线增益变高和方向性变强。进而提升了天线结构的增益，降低了对有源高频芯片3输出功率的要求，解决了合成天线增益低的难点。

进一步的，上述介质聚焦透镜结构上开设有多个过孔21，每一所述过孔21的孔壁上均覆盖有一层金属层，进而形成金属化过孔壁。所述多个过孔排成多列，多列所述过孔21沿所述介质聚焦透镜结构的周向方向间隔分布，同一列中的多个过孔21沿所述介质聚焦透镜结构的径向方向间隔分布。通过设置多个金属化过孔壁，可使射频信号与地之间形成涡流，即空间上的回路，让辐射出去的一部分信号被吸收，从而减少射频信号辐射对板内其他信号的影响。另一方面，金属化过孔壁可以提高扇出型多天线模块100的散热性能。

请参见图8，本实施例还提供了一种手持通信设备200，该手持通信设备200内部的边角位置设置有上述的扇出型多天线模块100。手持通信设备200的四个边角的平面形状为圆弧形，扇出型多天线模块100安装在手持通信设备200的四个边角处，使之可以形成更宽的波束扫描覆盖范围。并且，扇出型多天线模块100的形状能很好的与手持终端的边角形状进行匹配，节省空间，便于手持终端集成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种扇出型多天线模块，应用于手持通信设备中，其特征在于，所述扇出型多天线模块包括多个天线、低介电常数介质基板、中介电常数介质基板、高介电常数介质基板、有源高频芯片以及模组互连结构；

所述低介电常数介质基板的平面形状为扇形，所述多个天线安装在所述低介电常数介质基板中，并且，所述多个天线沿所述低介电常数介质基板周向间隔分布，形成分布式阵列天线；

所述中介电常数介质基板以及高介电常数介质基板沿所述低介电常数介质基板的径向方向依次向外延伸；所述低介电常数介质基板、中介电常数介质基板以及高介电常数介质基板的介电常数依次递增，三者相互固定连接，共同构成介质聚焦透镜结构；

所述有源高频芯片用于产生、调节和控制高频信号，其位于所述低介电常数介质基板外侧，所述有源高频芯片通过所述模组互连结构与所述分布式阵列天线电连接。

2.如权利要求1所述的扇出型多天线模块，其特征在于，所述介质聚焦透镜结构的平面形状为扇形。

3.如权利要求2所述的扇出型多天线模块，其特征在于，所述低介电常数介质基板以及所述介质聚焦透镜结构的平面形状均是圆心角为90度的扇形。

4.如权利要求2所述的扇出型多天线模块，其特征在于，所述介质聚焦透镜结构上开设有多个过孔，每一所述过孔的孔壁上均覆盖有一层金属层，进而形成金属化过孔壁。

5.如权利要求2所述的扇出型多天线模块，其特征在于，所述多个过孔排成多列，多列所述过孔沿所述介质聚焦透镜结构的周向方向间隔分布，同一列中的多个过孔沿所述介质聚焦透镜结构的径向方向间隔分布。

6.一种手持通信设备，其特征在于，所述手持通信设备内部的边角位置设置有如权利要求1至5中任意一项所述的扇出型多天线模块。

7.如权利要求6所述的手持通信设备，其特征在于，所述手持通信设备的边角的平面形状为圆弧形。

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