CN111430942B - 一种毫米波与非毫米波天线整合模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种毫米波与非毫米波天线整合模块，包括模块载体、一支以上毫米波天线、一支以上非毫米波天线、射频集成电路；所述射频集成电路与毫米波天线电连接；所述射频集成电路与非毫米波天线在模块载体的同一平面，或者，非平行空间设置。本发明移动通信设备，能充分利用设备侧边的高度空间，从而不需要占据大量水平面积，从而降低了天线模块对移动通信设备的整机尺寸要求，进而减少成本及提升产品竞争力。

Description

一种毫米波与非毫米波天线整合模块
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及毫米波与非毫米波天线整合模块。
背景技术
随着5G时代的到来，由于更高阶MIMO(multi-input and multi-output，多输入多输出)的通讯需求、更多新频段的覆盖需求，甚至是毫米波段的加入，造成了更多天线(包含毫米波与非毫米波天线)的数量需求，而在整机空间无法显著增大下，便造成更高的天线设计难度，甚至会因不够紧凑的天线摆置或设计而造成整机尺寸的增加，以致产品竞争力的下降。而5G频段分为毫米波段与非毫米波段，目前对于非毫米波段的主流天线设计方案为分立式的天线，主流实现方式包含冲压铁片、FPC(flexible printed circuits)、LDS(laser direct structuring)，与PDS(printed direct structuring)等；而毫米波段的目前主流天线设计方案为集成式的封装天线方案AiP(antenna-in-package)，也就是将天线与芯片(尤其是RFIC(射频积体电路))集成为一个封装天线模块。如上所述，5G时代天线数目明显增加，故5G装置内需要多个分立设置的5G非毫米波天线与数个5G毫米波天线模块(如果装置可支持毫米波段通讯)。
由于整机空间无法显著增大下，但需容纳更多5G(毫米波与非毫米波) 天线的通讯需求，便造成更高的天线设计难度或更高的成本，甚至会因不够紧凑的天线摆置或设计而造成整机尺寸的增加，以致产品竞争力的下降。
因此，有待于提出新的技术方案来解决现有技术中问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，具体方案如下：
包括模块载体、一支以上毫米波天线、一支以上非毫米波天线、射频集成电路；所述射频集成电路与毫米波天线电连接；所述射频集成电路与非毫米波天线在模块载体的同一平面，或者，非平行空间设置。
本发明中，射频集成电路与非毫米波天线在模块载体的同一平面，或者，非平行空间设置，尤其是非平行空间设置，可充分利用手机侧边的高度空间，不会占据较大的水平面积，获得更紧凑的天线设计而不会造成整机尺寸与成本的增加，提高产品的竞争力。
优选地，每支所述毫米波天线可为单频或多频的单线性极化、双线性极化、单圆极化或双园极化形式天线中的任意一种。
优选地，所述毫米波天线的数量为多支，组成一个以上毫米波天线阵列；
每个所述毫米波天线阵列为线形阵列、方形阵列、矩形阵列、三角形阵列、圆形阵列、非等距阵列中任意一种。
优选地，所述毫米波天线阵列数量为一个，为一维线性阵列，每支毫米波天线单元的尺寸小于等于其最低工作频点的2个等效导波波长；相邻两支毫米波天线的间距为小于等于其最低工作频点的2个自由空间波长。
优选地，每条所述非毫米波的天线形式为单极子天线(monopole antenna)、偶极子天线(dipole antenna)、贴片天线(patch antenna)、堆叠贴片天线(stacked patchantenna)、倒F形天线(IFA,inverted F antenna)、平面倒F形天线(PIFA, planarinverted F antenna)、八木宇田天线(Yagi-Uda antenna)、缝隙天线(slot antenna)、磁电偶极子天线(magnetic-electric dipole antenna)、喇叭天线(horn antenna)、环天线(loop antenna)、栅格天线(grid antenna)、背腔天线 (cavity-backed antenna)、泄漏波天线(leaky-wave antenna)中的任意一种。
优选地，非毫米波天线的数量为两支，每支非毫米波天线3a总长度为其工作频点对应的等效导波波长的1/4；两支非毫米波天线3a间距大于其最低工作频点的0.01个自由空间波长。
优选地，还包括其他芯片，其他芯片选自电源管理芯片、运算处理芯片、资料储存芯片中任意一种或多种。
优选地，所述模块载体设有接地层，所述非毫米波天线与所述接地层相连。
优选的，所述毫米波天线以及非毫米波天线的实现工艺可为银浆走线、 LDS(laser direct structuring，即镭射直接成型)、PDS(printed direct structuring，即印刷直接成型)、FPC、或冲压金属片。
优选地，所述模块载体的外形可为正方形、长方形、三角形、梯形、C 字形、E字形、F字形、L字形、T字形、V字形、U字形、W字形、X字形、 Y字形、Z字形、凹字形、凸字形、口字形、回字形、圆形、椭圆形、弧形中的任意一种。
优选地，所述模块载体的材质为低温共烧陶瓷(LTCC,low-temperature co-firedceramic)、高温共烧陶瓷(HTCC,high-temperature co-fired ceramic)、陶瓷、印刷电路板(PCB,printed circuit board)、柔性印刷板(FPC，flexible printed circuits)、改性PI(MPI，Modified PI)、液晶聚合物(LCP，liquid crystal polymer)、含氟材料中的任意一种。
本发明提供的毫米波与非毫米波天线整合模块，具有以下有益效果：
应用于移动通信设备，能充分利用设备侧边的高度空间，从而不需要占据大量水平面积，而降低了天线模块对移动通信设备的整机尺寸要求，进而减少成本及提升产品竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例一的立体结构示意图；
图2为本发明实施例一另一角度的立体结构示意图；
图3为本发明实施例一的系统设置中结构示意图；
图4为图3另一角度视图；
图5为本发明实施例二的立体结构示意图；
图6为本发明实施例二另一角度的立体结构示意图；
图7为本发明实施例三的立体结构示意图；
图8为本发明实施例三另一角度的立体结构示意图；
图9为本发明实施例四的立体结构示意图；
图10为本发明实施例四另一角度的立体结构示意图；
图11为本发明实施例五的立体结构示意图；
图12为本发明实施例五另一角度的立体结构示意图；
图13本发明实施例五的系统设置中结构示意图；
图14为图13另一角度视图；
图15为本发明实施例六的立体结构示意图；
图16为本发明实施例六另一角度的立体结构示意图；
图17本发明实施例六的系统设置中结构示意图；
图18为图13另一角度视图；
图19为本发明实施例七的立体结构示意图；
图20为本发明实施例七另一角度的立体结构示意图；
图21为本发明实施例八的立体结构示意图；
图22为本发明实施例八另一角度的立体结构示意图；
图23本发明实施例八的系统设置中结构示意图；
图24为图23另一角度视图；
图25为本发明实施例九的立体结构示意图；
图26为本发明实施例九另一角度的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进一步说明。
实施例一
参照图1和图2，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，包括模块载体1a、毫米波天线阵列2a、两支非毫米波天线3a、射频集成电路4a 以及连接座5a，所述模块载体1a为长方体，所述毫米波天线阵列2a设置于所述模块载体1a的前长边侧立面11a，两支所述非毫米波天线3a分别从所述模块载体1a的两个短边侧立面12a布线至所述模块载体1a的上顶面13a，所述射频集成电路4a以及连接座5a设置于所述模块载体1a的后长边侧立面14a。
所述毫米波天线阵列2a由四支毫米波天线呈一维线性阵列形成，其中四支毫米波天线为单频或多频的单线性极化、双线性极化、单圆极化、双圆极化中一种或多种形式天线，每支毫米波天线单元的尺寸小于等于其最低工作频点的2个等效导波波长，相邻两支毫米波天线的间距为小于等于其最低工作频点的2个自由空间波长；两支所述非毫米波天线3a为单极子天线，每支非毫米波天线3a总长度优选为其工作频点对应的1/4等效导波波长，两支非毫米波天线3a间距大于其最低工作频点的0.01个自由空间波长。
参照图3和图4，应用时，所述毫米波与非毫米波天线整合模块置于PCB 板6a上，两支所述非毫米波天线3a分别于所述毫米波与非毫米波天线整合模块左右两侧接一个非毫米波天线匹配网络7a及一个非毫米波天线馈源8a。
本实施例中，射频集成电路4a与非毫米波天线3a处于非平行的空间关系，下述其他实施例，其均处于非平行的空间关系，或同一平面，具体可以根据所述模块载体1a的形状来设置，本领域技术人员根据实施例一的叙述，可以知悉如何进行同一平面，或非平行空间设置，下述实施例不对此进行详细展开。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块应用于移动通信设备，具有以下效果：
1、能充分利用手机侧边的高度空间，从而不需要占据大量水平面积，从而降低了对移动通信设备的整机尺寸要求,而降低了天线模块对移动通信设备的整机尺寸要求，进而减少成本及提升产品竞争力。
实施例二
参照图5和图6，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例一基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线3b走线除两短边侧立面12b以及上顶面13b外，还包括模块载体1a的前长边侧立面11b，每支所述非毫米波天线3b各枝节总长度为其各工作频点对应的1/4的等效导波波长，而两非毫米波天线3b的间距大于其最低工作频点的0.01个自由空间波长。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例一相同的技术效果。
实施例三
参照图7和图8，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例二基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线3c走线除两短边侧立面12c以及上顶面13c、前长边侧立面11c外，还包括后长边侧立面14c。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例一以及实施例二相同的技术效果。
实施例四
参照图9和图10，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例一基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线(31d、32d)为两条不同形式的非毫米波天线，两条非毫米波天线(31d、 32d)的枝节总长度均为其各工作频点对应的1/4的等效导波波长。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例一相同的技术效果。
实施例五
参照图11和图12，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例一基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线3e为两条相同形式的环天线，每支非毫米波天线3a总长度优选为其工作频点对应的1/2等效导波波长；其应用状态如图13和图14所示。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例一相同的技术效果。
实施例六
参照图15和图16，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例五基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线(31f、32f)为两条不同形式的天线；其应用状态如图17和图18所示。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例五相同的技术效果。
实施例七
参照图19和图20，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例一基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线3g还与模块载体上的接地层相连。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例五相同的技术效果。
实施例八
参照图21和图22，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例二基本一致，不同的是：非毫米波天线3h的数量为四支，两支设置于模块载体的短边侧立面、上顶面、前长边侧立面，另外两支设置于模块载体的短边侧立面、上顶面、后长边侧立面；参照图23和图24，应用时，每支非毫米波天线3h分别接一个非毫米波天线匹配网络7h及一个非毫米波天线馈源8h。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块除了具有与实施例二相同的技术效果，还可达到同时容纳更多的非毫米波天线的功用。
实施例九
参照图25和图26，本实施例提供一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其组成及结构布局与实施例一基本一致，不同的是：其包含的两支非毫米波天线3i为弯曲型。
本实施例提供的毫米波与非毫米波天线整合模块具有与实施例二相同的技术效果。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：包括模块载体、一支以上毫米波天线、一支以上非毫米波天线、射频集成电路；所述射频集成电路与毫米波天线电连接；所述非毫米波天线与所述射频集成电路在所述模块载体上非平行空间设置或所述非毫米波天线的一部分与所述射频集成电路在模块载体的同一平面且二者互不重叠，另一部分与所述射频集成电路设置在所述模块载体的不同面。
2.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：每支所述毫米波天线可为单频或多频的单线性极化、双线性极化、单圆极化或双圆极化形式天线中的任意一种。
3.根据权利要求2所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：所述毫米波天线的数量为多支，组成一个以上毫米波天线阵列；
每个所述毫米波天线阵列为线形阵列、方形阵列、矩形阵列、三角形阵列、圆形阵列、非等距阵列中任意一种。
4.根据权利要求3所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：所述毫米波天线阵列数量为一个，为一维线性阵列，每支毫米波天线单元的尺寸小于等于其最低工作频点的2个等效导波波长(guided wavelength)；相邻两支毫米波天线的间距为小于等于其最低工作频点的2个自由空间波长(free-space wavelength)。
5.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：每条所述非毫米波的天线形式为单极子天线(monopole antenna)、偶极子天线(dipole antenna)、贴片天线(patch antenna)、堆叠贴片天线(stacked patch antenna)、倒F形天线(IFA,inverted F antenna)、平面倒F形天线(PIFA,planar inverted F antenna)、八木宇田天线(Yagi-Uda antenna)、缝隙天线(slot antenna)、磁电偶极子天线(magnetic-electricdipole antenna)、喇叭天线(horn antenna)、环天线(loop antenna)、栅格天线(gridantenna)、背腔天线(cavity-backed antenna)、泄漏波天线(leaky-wave antenna)中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：非毫米波天线的数量为两支，每支非毫米波天线3a总长度为其工作频点对应的等效导波波长(guidedwavelength)的1/4；两支非毫米波天线3a间距大于其最低工作频点的0.01个自由空间波长。
7.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：还包括其他芯片，其他芯片选自电源管理芯片、运算处理芯片、资料储存芯片中任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：所述模块载体设有接地层，所述非毫米波天线与所述接地层相连。
9.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：
所述模块载体的外形可为正方形、长方形、三角形、梯形、C字形、E字形、F字形、L字形、T字形、V字形、U字形、W字形、X字形、Y字形、Z字形、凹字形、凸字形、口字形、回字形、圆形、椭圆形、弧形中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的毫米波与非毫米波天线整合模块，其特征在于：所述模块载体的材质为低温共烧陶瓷(LTCC,low-temperature co-fired ceramic)、高温共烧陶瓷(HTCC,high-temperature co-fired ceramic)、陶瓷、印刷电路板(PCB,printed circuitboard)、柔性印刷板(FPC，flexible printed circuits)、改性PI(MPI，Modified PI)、液晶聚合物(LCP，liquid crystal polymer)、含氟材料中的任意一种。
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