CN111478048A - 一种天线模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种天线模组及电子设备，天线模组包括：金属板、第一绝缘介质体、第二绝缘介质体和馈电针，所述金属板上开设有馈电通孔，所述第一绝缘介质体设置在所述金属板和所述第二绝缘介质体之间，所述第二绝缘介质体的介电常数大于所述第一绝缘介质体的介电常数，所述馈电针通过所述馈电通孔穿设于所述第一绝缘介质体内，在所述馈电针输入的激励信号的作用下，所述第一绝缘介质体发生电磁辐射。这样，由于第一绝缘介质体的存在，降低了整个天线模组的等效介电常数，从而可以达到提升整个天线模组带宽的作用，进而扩大了天线模组的波段的覆盖范围。

Description

一种天线模组及电子设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及到一种天线模组及电子设备。
背景技术
随着电子技术的发展，当天线模组应用于电子设备中时，电子设备许多的功能均需要依赖于天线模组来进行实现。例如：电子设备通过天线模组可以实现通信功能等。但是在实际的使用过程中，当前天线模组通常采用贴片天线类型，但是贴片天线无法覆盖多个波段，可见，当前天线模组的波段的覆盖范围较窄。
发明内容
本发明实施例提供一种天线模组及电子设备，以解决当前天线模组的波段的覆盖范围较窄的问题。
为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种天线模组，包括：金属板、第一绝缘介质体、第二绝缘介质体和馈电针，所述金属板上开设有馈电通孔，所述第一绝缘介质体设置在所述金属板和所述第二绝缘介质体之间，所述第二绝缘介质体的介电常数大于所述第一绝缘介质体的介电常数，所述馈电针通过所述馈电通孔穿入所述第一绝缘介质体内，在所述馈电针输入的激励信号的作用下，所述第一绝缘介质体发生电磁辐射。
第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：上述的天线模组。
在本发明实施例中，天线模组包括：金属板、第一绝缘介质体、第二绝缘介质体和馈电针，所述金属板上开设有馈电通孔，所述第一绝缘介质体设置在所述金属板和所述第二绝缘介质体之间，所述第二绝缘介质体的介电常数大于所述第一绝缘介质体的介电常数，所述馈电针通过所述馈电通孔穿入所述第一绝缘介质体内，在所述馈电针输入的激励信号的作用下，所述第一绝缘介质体发生电磁辐射。这样，由于第一绝缘介质体位于第二绝缘介质体和金属板之间，且第二绝缘介质体的介电常数大于第一绝缘介质体的介电常数，即由于第一绝缘介质体的存在，降低了整个天线模组的等效介电常数，从而可以达到提升整个天线模组带宽的作用，进而扩大了天线模组的波段的覆盖范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种天线模组的结构示意图之一；
图2是本发明实施例提供的一种天线模组的结构爆炸图；
图3是本发明实施例提供的一种天线模组中的金属板的结构示意图之一；
图4是本发明实施例提供的一种天线模组中的第二绝缘介质体的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种天线模组的结构示意图之二；
图6是本发明实施例提供的一种天线模组的结构示意图之三；
图7是本发明实施例提供的一种天线模组的结构示意图之四；
图8是本发明实施例提供的一种天线模组中的金属板的结构示意图之二；
图9是本发明实施例提供的一种天线模组的工作带宽的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种天线模组的结构示意图，如图1所示，天线模组包括：金属板10、第一绝缘介质体20、第二绝缘介质体30和馈电针40，所述金属板10上开设有馈电通孔11，所述第一绝缘介质体20设置在所述金属板10和所述第二绝缘介质体30之间，所述第二绝缘介质体30的介电常数大于所述第一绝缘介质体20的介电常数，所述馈电针40通过所述馈电通孔11穿设于所述第一绝缘介质体20内，在所述馈电针40输入的激励信号的作用下，所述第一绝缘介质体20发生电磁辐射。
其中，本发明实施例的工作原理可以参见如下表述：
当第一绝缘介质体20位于第二绝缘介质体30和金属板10之间，且第二绝缘介质体30的介电常数大于第一绝缘介质体20的介电常数，与金属板10上直接设置第二绝缘介质体30，且馈电针40直接穿设于第二绝缘介质体30内部的方式相比，本实施例可以降低整个天线模组的等效介电常数，同时，由于天线模组的等效介电常数越小，则天线模组的带宽越大，这样，增大了天线模组的带宽，从而扩大了天线模组的波段的覆盖范围。为了便于理解，等效介电常数可以简单理解为第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30的介电常数之和的平均值或者加权平均值。
例如：当上述天线模组为毫米波天线模组时，则天线模组可以覆盖第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，3GPP)已经定义的n257，n258，n260，n261频段，即可以覆盖全球主流第五代移动通信技术(5th generation mobile networks，5G)毫米波频段，从而提升了用户的移动漫游体验。
另外，由于金属板10的存在，可以导致天线模组的辐射信号主要集中在朝向背离金属板10方向上，即增强了天线模组在该方向上的增益，且可以获得较好的波束赋形效果。
其中，馈电针40与馈电通孔11绝缘设置。
其中，作为一种可选的实施方式，第一绝缘介质体20可以分别与金属板10和第二绝缘介质体30抵接，即金属板10、第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30可以层叠设置。作为另一种可选的实施方式，金属板10和第一绝缘介质体20层叠设置，而第一绝缘介质体20上可以设置有凸起21，凸起21可以容置于第二绝缘介质体30的容置凹槽31内，即可以理解为第二绝缘介质体30罩设于第一绝缘介质体20上。
需要说明的是，作为一种可选的实施方式，第二绝缘介质体30的介电常数与第一绝缘介质体20的介电常数的差值可以大于预设阈值，而预设阈值的取值在此不做限定。
可选地，第二绝缘介质体30的介电常数可以大于20，第一绝缘介质体20的介电常数可以小于4，则预设阈值的取值可以为16。这样，由于第二绝缘介质体30的介电常数与第一绝缘介质体20的介电常数的差值较大，从而较好的增大了天线模组的带宽，从而扩大了天线模组的波段的覆盖范围。
另外，本发明实施例中的天线模组结构简单，制造工艺简单，制造成本较低，可以便于制造。
需要说明的是，电子设备中还可以设置有信号源，该信号源可以与馈电针40电连接，则信号源可以向馈电针40输入激励信号，这样，在馈电针40输入的激励信号的作用下，第一绝缘介质体20可以发生电磁辐射。当上述信号源为毫米波信号源时，本实施例提供的天线模组即为毫米波天线模组，同时，本实施例提供的天线模组也可以理解为介质谐振天线模组。
可选地，参见图2，所述第一绝缘介质体20背离所述金属板10的第一表面上形成凸起21，参见图4，所述第二绝缘介质体30上开设有容置凹槽31，所述凸起21容置于所述容置凹槽31内。
这样，凸起21内部可以包括中空区域，而馈电针40可以通过馈电通孔11穿设于上述中空区域内，这样，通过设置凸起21，且将馈电针40穿设于凸起21内部的中空区域内，从而可以给馈电针40提供充足的设置空间。
同时，凸起21容置于容置凹槽31内，与第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30层叠设置的方式相比，可以减小整个天线模组的体积。另外，凸起21容置于容置凹槽31内，这样，可以增强第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30之间的连接强度，可以增强第二绝缘介质体30与第一绝缘介质体20连接效果，避免了第二绝缘介质体30从第一绝缘介质体20上脱落的现象的发生。
可选地，所述凸起21与所述容置凹槽31的内壁贴合设置。
本发明实施例中，与凸起21与容置凹槽31的内壁之间存在间隙的方式相比，凸起21与容置凹槽31的内壁贴合设置，这样，可以减小整个天线模组的体积。
可选地，参见图3，所述馈电通孔11的数量为N个，且所述馈电针40的数量与所述馈电通孔11的数量一一对应，所述N为大于1的整数。
上述方式也可以理解为：馈电针40的数量与馈电通孔11的数量相等，且每一个所述馈电通孔11内均穿设有所述馈电针40，所述N为大于1的整数。
其中，当N为2时，则天线模组包括2根馈电针40，这样，使得天线模组具备双极化性能，可形成多进多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)功能，从而提升数据的传输速率。同时，天线模组包括2根馈电针40时，还可以使得天线模组具备高度的对称性。
另外，当N为2时，由于天线模组包括第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30两种不同介电常数的介质体，且第一绝缘介质体20的介电常数较低时，可以增加天线模组两个极化之间的隔离度，即可降低天线模组两个极化间的干扰，同时增加了天线模组的第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30的设计的灵活性和自由度。
需要说明的是，N个馈电通孔11内设置的馈电针40可以分别连接一个信号源，这样，当某一个信号源开始作用时，则该馈电针40可以形成天线模组的一个极化辐射。
例如：参见图8，图8中包括两个馈电针40，且上述两个馈电针40分别连接有一个信号源60，则上述两个馈电针40与对应的信号源60之间的走线可以分别为第一走线61和第二走线62。当然，需要说明的是，第一走线61和第二走线62的具体排布方式在此不做限定，例如：第一走线61和第二走线62的部分走线可以互相垂直。当然，第一走线61和第二走线62两条走线也可以互相平行。
当图8中一个信号源60(位于上方的信号源60)工作时，此时形成天线模组的一个极化辐射，此时天线模组的工作带宽可以参见图9中所示的S1,1曲线；当图8中另一个信号源60(位于下方的信号源60)工作时，此时形成天线模组的另一个极化辐射，此时天线模组的工作带宽可以参见图9中所示的S2,2曲线；而该天线模组的两个极化带宽可覆盖3GPP已经定义的n257，n258，n260，n261频段。需要说明的是，两个极化的隔离度可以参见图9中S2,1曲线(S2,2曲线与S2,2曲线基本重合)。
本发明实施例中，馈电通孔11的数量为至少两个，且每一个馈电通孔11内均穿设有馈电针40，这样，可以提升天线模组对数据的传输速率，增加天线模组的无线连接能力，减少通信断线的概率，提升通信效果和用户体验。
可选地，所述馈电针40构成极化馈电针。即当馈电针40为N个时，则N个馈电针可以构成极化馈电针，当然，也可以为N个馈电针40中部分馈电针40构成极化馈电针。
其中，作为一种可选的实施方式，一根馈电针40可以单独构成极化，则此时两根馈电针40可以构成两个极化，上述两个极化也可以被称作为双极化。这样，可以增加天线的无线连接能力，减少通信断线的机率，增加通信效果和用户体验。
作为另一种可选的实施方式，所述馈电针40(可以理解为N个馈电针40)中至少一对馈电针40构成极化馈电针，即两根馈电针40可以作为一对馈电针40，且该对馈电针40可以构成极化馈电针，这样，当有多根馈电针40时，多根馈电针40中每两根馈电针40可以构成一对极化馈电针。从而增加天线的无线连接能力，减少通信断线的机率，增加通信效果和用户体验。
可选地，所述金属板10为矩形金属板，所述馈电针40构成至少一对馈电针组。
本发明实施例中，由于馈电针40可以构成至少一对馈电针组，且每一对馈电针组中包括的馈电针40可以构成一对差分馈电端口，而构成一对差分馈电端口的两个馈电针40上的输入信号的幅度相等，且相位相差180度。这样，可以解决介质谐振天线方向图随着频率变化这一问题，保证天线的最大辐射方向一致，同时提高极化隔离度，进而增强了天线的辐射性能。同时，通过对馈电针40分组，从而可以更加方便对馈电针40进行编号，进而对馈电针40的检修以及更换更加方便。
作为一种可选的实施方式，每个馈电针组包括的两个馈电针40分别设置于第一方向和第二方向上，所述第一方向为所述矩形金属板一组对边的中点连线所在的方向，所述第二方向为所述矩形金属板另一组对边的中点连线所在的方向。
其中，所述N为偶数，N个所述馈电通孔11中每两个馈电通孔11构成通孔组，而每一个通孔组中包括的两根馈电针40可以构成一对馈电针组，即馈电针组包括的馈电针40和通孔组包括的馈电通孔11可以为一一对应的。
其中，每个馈电针组包括的两个馈电针40不能同时设置于第一方向和第二方向的相交位置。可选的，上述两个馈电针40均不设置在第一方向和第二方向的相交位置，而上述第一方向和第二方向的相交位置也可以理解为矩形金属板的中心位置。
其中，参见图3，第一方向和第二方向中一者可以为图3中A方向，而第一方向和第二方向中另一者则可以为图3中的B方向。
本发明实施例中，当每个馈电针组包括的两个馈电针40分别位于第一方向和第二方向上，即上述馈电针组对应的通孔组包括的两个馈电通孔11也分别设置于第一方向和第二方向上，使得通孔组包括的某一个馈电通孔11内设置的馈电针40可以激励第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30产生第一辐射信号，而通孔组包括的另一个馈电通孔11内设置的馈电针40可以激励第一绝缘介质体20和第二绝缘介质体30产生第二辐射信号，这样，从而使得第一辐射信号和第二辐射信号呈现正交形式，即可以增加天线模组的辐射信号的辐射范围。
需要说明的是，在本实施例中，每个馈电针组包括的两个馈电针40可以构成一个极化馈电针，当然，每个馈电针组包括的两个馈电针40，每个馈电针40均可以单独构成一个极化馈电针。具体方式在此不做限定。
可选地，参见图5，所述第二绝缘介质体30的第一表面上还层叠设置有N个第三绝缘介质体50，所述第一表面为所述第二绝缘介质体30背离所述金属板10的表面，所述N为正整数。
其中，N的取值在此不做具体限定。
当然，N个第三绝缘介质体50可以整体与第二绝缘介质体30层叠设置，且N个第三绝缘介质体50中任意相邻两个第三绝缘介质体50也可以层叠设置。
本发明实施例中，由于第二绝缘介质体30的第一表面上还层叠设置有N个第三绝缘介质体50，这样，可以增加天线模组性能调试的自由度，以及增加天线模组中各个绝缘介质体的介电常数选取的灵活性和自由度。
可选地，所述N个第三绝缘介质体50在所述第一表面上的正投影均与所述第一表面重合。
其中，N个第三绝缘介质体50在第一表面上的正投影均与第一表面重合，即可以理解为N个第三绝缘介质体50与第二绝缘介质体30的第一表面的面积相等。
另外，上述N个第三绝缘介质体50的介电常数在此不做限定，例如：N个第三绝缘介质体50的介电常数可以均相同，当然，也可以不相同。同时，N个第三绝缘介质体50的介电常数可以大于或等于第二绝缘介质体30的介电常数，这样，增大了天线模组的体积，而体积越大，带宽越大，从而增大了天线模组的带宽。
本发明实施例中，可以使得天线模组的性能调试更加方便，同时，也增加了天线模组的第三绝缘介质体50的介电常数的选择的自由度和灵活性。
可选地，所述N个第三绝缘介质体50在所述第一表面上的正投影的面积均大于所述第一表面的面积。
本发明实施例，由于增大了天线模组的体积，从而可以进一步增加天线模组的带宽。
可选地，参见图7，所述N个第三绝缘介质体50包括第一子绝缘介质体51和第二子绝缘介质体52，所述第一子绝缘介质体51位于所述第一表面和所述第二子绝缘介质体52之间；
其中，所述第一子绝缘介质体51在所述第一表面上的正投影的面积大于所述第二子绝缘介质体52在所述第一表面上的正投影的面积。
本发明实施例中，同样可以进一步增加天线模组的带宽，同时还增加了N个第三绝缘介质体50设置方式和设置位置的多样性。
可选地，沿着远离所述第一表面的方向，所述N个第三绝缘介质体50在所述第一表面上的正投影的面积逐渐增大。这样，同样可以增加天线模组的带宽，同时，还进一步增加了N个第三绝缘介质体50设置方式的灵活性。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述的天线模组。由于本发明实施例包括上述的天线模组，因而具有与上述天线模组相同的有益技术效果，而天线模组的具体结构可以参见上述实施例中的相应表述，具体在此不再赘述。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (13)

1.一种天线模组，其特征在于，包括：金属板、第一绝缘介质体、第二绝缘介质体和馈电针，所述金属板上开设有馈电通孔，所述第一绝缘介质体设置在所述金属板和所述第二绝缘介质体之间，所述第二绝缘介质体的介电常数大于所述第一绝缘介质体的介电常数，所述馈电针通过所述馈电通孔穿入所述第一绝缘介质体内，在所述馈电针输入的激励信号的作用下，所述第一绝缘介质体发生电磁辐射。
2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一绝缘介质体背离所述金属板的第一表面上形成凸起，所述第二绝缘介质体上开设有容置凹槽，所述凸起容置于所述容置凹槽内。
3.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述凸起与所述容置凹槽的内壁贴合设置。
4.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述馈电通孔的数量为N个，且所述馈电针的数量与所述馈电通孔的数量一一对应，所述N为大于1的整数。
5.根据权利要求4所述的天线模组，其特征在于，所述馈电针构成极化馈电针。
6.根据权利要求5所述的天线模组，其特征在于，所述馈电针中至少一对馈电针构成极化馈电针。
7.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第二绝缘介质体的第一表面上还层叠设置有N个第三绝缘介质体，所述第一表面为所述第二绝缘介质体背离所述金属板的表面，所述N为正整数。
8.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述N个第三绝缘介质体在所述第一表面上的正投影均与所述第一表面重合。
9.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述N个第三绝缘介质体在所述第一表面上的正投影的面积均大于所述第一表面的面积。
10.根据权利要求9所述的天线模组，其特征在于，所述N个第三绝缘介质体包括第一子绝缘介质体和第二子绝缘介质体，所述第一子绝缘介质体位于所述第一表面和所述第二子绝缘介质体之间；
其中，所述第一子绝缘介质体在所述第一表面上的正投影的面积大于所述第二子绝缘介质体在所述第一表面上的正投影的面积。
11.根据权利要求9所述的天线模组，其特征在于，沿着远离所述第一表面的方向，所述N个第三绝缘介质体在所述第一表面上的正投影的面积逐渐增大。
12.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一绝缘介质体的介电常数小于4，所述第二绝缘介质体的介电常数大于20。
13.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-12中任一项所述的天线模组。
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