CN111697322B - 天线模组及终端 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种天线模组及终端，属于射频技术领域，由于本申请提供的天线模组同时包括第一天线和第二天线，且第二天线在第一天线的辐射分支上的正投影与该辐射分支有重合区域，并且第一天线的辐射分支上设置有缝隙阵列辐射段，该缝隙阵列辐射段包括n个齿条，第二天线的贴片底边在辐射分支上的正投影，处于齿条的侧边与缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。由此可见，天线模组不仅提升了第二天线在水平极化上的增益，还提升了第二天线在垂直极化上的增益。在该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下，使得第二天线实现了双极化的性能。

Description

天线模组及终端
技术领域
本申请实施例涉及射频技术领域，特别涉及一种天线模组及终端。
背景技术
随着5G新空口(new radio，NR)技术的发展，相应的天线技术也随之发展起来。其中，5G新空口主要采用的FR1频段和FR2频段。其中，FR2频段需要毫米波天线执行射频信号的收发操作。
相关技术中，金属材料能够屏蔽毫米波天线的信号。终端中的毫米波天线需要设置在没有金属材料的边框附近。
发明内容
本申请实施例提供了一种天线模组及终端。所述技术方案如下：
根据本申请的一方面内容，提供了一种天线模组，所述天线模组包括：第一天线和第二天线，所述第一天线工作的频段低于所述第二天线工作的频段，所述第二天线是贴片天线；
所述第一天线包括自由分支和辐射分支，所述辐射分支中包括缝隙阵列辐射段，所述第一天线通过所述自由分支馈电；
所述第二天线在所述辐射分支上的正投影与所述缝隙阵列辐射段存在重合区域，所述第二天线与所述第一天线的馈电点设置在同一侧；
所述缝隙阵列辐射段包括n个齿条，所述齿条的下端固定在所述缝隙阵列辐射段的本体上，n为正整数；
所述第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，处于所述齿条与所述缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。
可选地，所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影为目标投影，所述目标投影在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的最宽宽度为x1；
所述齿条与所述缝隙阵列辐射段的本体连接处的投影，在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的宽度为x2；
其中，x1大于x2。
可选地，所述齿条呈倒L型。
可选地，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述贴片天线单元与一个所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。
可选地，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影，遮挡对应的所述贴片天线的侧边。
可选地，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述齿条与至少两个贴片天线单元在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。
可选地，所述第二天线在所述辐射分支上的正投影包含于所述缝隙阵列辐射段所在的区域。
可选地，所述第一天线的工作频段是450MHz到6GHz，所述第二天线是毫米波天线。
根据本申请的另一方面内容，提供了一种射频终端，所述终端包括壳体和如本申请实施例上述的天线模组；
所述第一天线的所述辐射分支设置于所述壳体表面；
所述第一天线的自由分支和所述第二天线设置于所述壳体包围的腔体中。
可选地，所述壳体包括前面板、后背板和金属边框；
所述第一天线的所述辐射分支是所述金属边框的一部分。
由于本申请提供的天线模组同时包括第一天线和第二天线，且第二天线在第一天线的辐射分支上的正投影与该辐射分支有重合区域，并且第一天线的辐射分支上设置有缝隙阵列辐射段，该缝隙阵列辐射段包括n个齿条，第二天线的贴片底边在辐射分支上的正投影，处于齿条的侧边与缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。由此可见，天线模组不仅提升了第二天线在水平极化上的增益，还提升了第二天线在垂直极化上的增益。在该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下，使得第二天线实现了双极化的性能。
附图说明
为了更清楚地介绍本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本申请一个示例性实施例提供的一种天线模组的结构示意图；
图2是基于图1所示实施例提供的一种天线模组的齿条部分的局部示意图；
图3是基于图1所示实施例提供的一种天线模组中的第二天线的示意图；
图4是基于图1所示实施例提供的一种天线模组中的第二天线的示意图；
图5是本申请实施例示出的一种天线模组的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的一种射频终端的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射方向图；
图8是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的水平化第二天线辐射方向图；
图9是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射示意图；
图10是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射示意图；
图11是一种无缝隙阵列辐射段的天线模组和本申请实施例提供的天线模组的性能对比示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
为了本申请实施例所示方案易于理解，下面对本申请实施例中出现的若干名词进行介绍。
3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)，是一个用于制订标准化通信规范的组织。
S11：表示射频天线的反射系数。
S21：表示射频天线的透射系数。
RFIC(Radio Frequency Integrated Circuit，射频芯片)：是将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形,并通过天线谐振发送出去的一个电子元器件。
HDI(High Density Interconnect，高密度互联)：是使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。
EIRP(Effective Isotropic Radiation Power，有效各向同性辐射功率)：用于指示卫星或地面站在某个指定方向上的辐射功率。
请参见图1，图1是本申请一个示例性实施例提供的一种天线模组的结构示意图，如图1所示，该天线模组100包括第一天线和第二天线，所述第一天线工作的频段低于所述第二天线工作的频段。下面分别就第一天线和第二天线各自的构成，以及第一天线和第二天线之间的相对设置位置进行介绍。需要说明的是，地系统所在的部分可以是终端中的金属中框。
示意性的，在第一天线中，包括自由分支111和辐射分支112。其中，自由分支111用于为第一天线馈电。辐射分支112中包括缝隙阵列辐射段20。可选的，第一天线的工作频段是450MHz到6GHz。
示意性的，在第二天线中，第二天线是贴片天线(patch antenna)。第二天线的贴片底边122在辐射分支上的正投影，处于齿条的侧边与缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。该第二天线可以是毫米波天线。该第二天线是基于相控阵的方式进行布设。其中，基于能够实现毫米波天线的方式包括但不限于AoB(Antenna on Board，天线阵列位于系统主板上)的方式、AIP(Antenna in Package，天线阵列位于芯片的封装内)的方式和AiM(Antennain Module，天线阵列与RFIC形成一模组)的方式。在另一种可能的实现方式中，第二天线还可以采用偶极子天线的形式。
在第二天线中，天线阵列121设置于缝隙阵列辐射段20的正投影下方。缝隙阵列辐射段20在辐射分支112上的投影，与，缝隙阵列辐射段20存在重合区域21。
需要说明的是，第二天线与第一天线的馈电点113设置在相对于辐射分支112的同一侧。
在图1所示的辐射分支112中，该辐射分支112在图1中可视的部分是AB段。其中，A端点后遮挡的端点是点C，B端点后遮挡的点是点D。
在图1所示的天线模组的主视图、俯视图和左视图中，示出了缝隙阵列辐射段20中的齿条22。一种可能的实现方式中，该齿条22中包括第一子段和第二子段。其中，缝隙阵列辐射段20中齿条22的下端固定在缝隙阵列辐射段20的本体上。
可选地，所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影为目标投影，所述目标投影在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的最宽宽度为x1；所述齿条与所述缝隙阵列辐射段的本体连接处的投影，在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的宽度为x2；其中，x1大于x2。
请参见图2，图2是基于图1所示实施例提供的一种天线模组的齿条部分的局部示意图。图2所示的视角与图1中的俯视图视角相同。在图2中，黑色的倒L型投影即为目标投影23。其中，长度为x1和x2的部分也分别标出。
可选地，齿条呈倒L型。请参见图2中所示的齿条示意图，齿条呈现倒L型。其中，齿条中每个组成的部分与相连的其它部分互相垂直。
请参见图3，图3是基于图1所示实施例提供的一种天线模组中的第二天线的示意图。在图3中，第二天线是包括7个贴片天线单元的贴片天线阵列。其中，m等于7。一个贴片天线单元与一个所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。如图3所示，一个贴片天线单元3A上有一个齿条22与之对应。
在另一种可能的实施方式中，一个齿条在第一天线的辐射分支上的正投影，遮挡对应的所述贴片天线的侧边。
请参见图3，齿条22将贴片天线单元3A的侧边123遮挡。
作为另一种可能的实现方式，齿条22不遮挡贴片天线单元3A的侧边123。
请参见图4，图4是基于图1所示实施例提供的一种天线模组中的第二天线的示意图。在另一种可能的实现方式中，第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述齿条与至少两个贴片天线单元在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。相较于一个齿条对应一个贴片天线单元的方案，本申请实施例提供的一个齿条与至少两个贴片天线单元对应的方案，也能够提升第二天线的双极化的性能。
可选地，作为一种可能的实现方式，齿条向第二天线所在空间方向弯折。
可选地，当齿条向第二天线所在空间方向弯折时，缝隙阵列辐射段20中包括的第一子段和第二子段之间的角度为α，α属于(0，π)。第一子段处于第一平面，第一平面和第二平面垂直，第二平面是所述第一天线的自由分支的走线方向，和，所述第一天线的辐射分支的延展方向所在的平面。请参见图1，该第一平面所指的可以是图1所示的主视图所示的平面。在图1的主视图中，第一天线的自由分支111的走线方向与辐射分支112的延展方向互相垂直，上述两个方向围成第二平面。
可选地，辐射分支112是金属材料制成。或者，辐射分支112是导电陶瓷材料制成。或者，辐射分支112是其它能够实现射频信号收发的材料制成，本申请实施例对此不作限定。
为了对齿条中的第一子段的实际尺寸参数进行说明，本申请实施例列举如下可能实现的示例。
示意性的，相邻的第一子段之间的间距W是1毫米。一种可能的方式中，每一个相邻的第一子段之间的间距W是均匀的，也即各个W互相相等。另一种可能的方式中，不同位置的间距数据不同。例如，不同位置的间距包括W1为1毫米，W2是1.5毫米，W3是1.25毫米等等。需要说明的是，本申请实施例不对W的取值范围进行限定。
示意性的，第一子段的长度L为3毫米。一种可能的方式中，每一个第一子段的长度均相等，为3毫米。另一种可能的方式中，不同位置的第一子段的长度L不同。例如，不同位置的第一子段的长度包括L1为2.5毫米、L2为2毫米、L3为3毫米，L4为3毫米等等。需要说明的是，本申请实施例不对L的取值范围进行限定。
示意性的，第一子段的宽度可以在不同的场景下进行选择。第一子段的宽度H的可选范围包括[1毫米，4毫米]。
一种可能的设计方案中，每一个相邻的第一子段之间的间距W是均匀的，且第一子段的长度L均为3毫米，第一子段的宽度H是一个相同的常数。在该场景中，一个宽度H和一个间距W之和可以是一个周期P的长度。若W的取值为1毫米，且宽度H的取值属于[1毫米，4毫米]，则周期P的取值属于[2毫米，5毫米]。
可选地，在本申请所示的天线模组中，齿条22为L型片状长方体，第一子段和第二子段之间的夹角α为2/π。在本申请实施例中，第一子段和第二子段之间的夹角α还可以取其它角度，该角度满足齿条向第二天线所在空间方向弯折即可，本申请实施例对此不作限定。
可选地，在本申请实施例中的示出的天线模组，能够在第一子段中使用金属材料，在第二子段中使用相变材料。需要说明的是，相变材料包括导电状态和绝缘状态。相比材料能够在指定的通电条件、温度条件、光照条件或其它诱变条件中至少一种条件满足时完成从状态的改变。需要说明的是，状态的改变包括从导电状态变为绝缘状态，以及，从绝缘状态变为导电状态。
在一种可能的实现方式中，当天线模组处于外部信号质量良好的环境或需要发送的信号强度不高的环境中时，天线模组可以通过较短的齿条长度与外部进行通信。此时，终端可以通过改变诱变条件使得第二子段中的相变材料转为绝缘状态，从而改善终端内部的辐射环境。
在另一方面，当天线模组处于外部信号质量不佳的环境或者需要发送的信号强度较强的环境中时，天线模组可以通过较长的齿条长度与外部进行通信。此时，终端可以通过该表诱变条件使得第二子段中的相变材料转变导电状态，从而增强天线模组的增益，并改善了第二天线的驻波和第二天线之间的隔离度。
综上所述，由于本申请提供的天线模组同时包括第一天线和第二天线，且第二天线在第一天线的辐射分支上的正投影与该辐射分支有重合区域，并且第一天线的辐射分支上设置有缝隙阵列辐射段，该缝隙阵列辐射段包括n个齿条，第二天线的贴片底边在辐射分支上的正投影，处于齿条的侧边与缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。由此可见，天线模组不仅提升了第二天线在水平极化上的增益，还提升了第二天线在垂直极化上的增益。在该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下，使得第二天线实现了双极化的性能。
在本申请实施例中，为了提高第二天线的天线性能，还可以将第二天线设置于缝隙阵列辐射段20的正下方，也即第二天线在所述辐射分支上的正投影包含于所述缝隙阵列辐射段所在的区域。请参见图5，图5是本申请实施例示出的一种天线模组的结构示意图。在图5中，第二天线在辐射分支112上的正投影完全落入缝隙阵列辐射段20中，在该设计方案中，第二天线将获得相较于第二天线部分处于缝隙阵列辐射段20的正下方的方案更好的性能。
在本申请实施例中，天线模组能够兼容设置低频天线(应用于sub-6GHz频段)和毫米波天线(应用于24.25GHz～52.6GHz)，从而提高了终端收发不同频段的性能。基于该天线模组，本申请实施例还提供一种射频终端。
请参见图6，图6是本申请实施例提供的一种射频终端的结构示意图。在图6中，射频终端400包括壳体410和天线模组420。其中，第一天线的辐射分支设置于壳体410的表面。第一天线的自由分支和第二天线设置于壳体410包围的腔体中。其中，第一天线的辐射分支的齿条向壳体包围的腔体内弯折。
在一种可能的设计方案中，壳体410包括前面板、后背板和金属边框。其中，第一天线的辐射分支是金属边框的一部分。需要说明的是，由于金属边框可以采用缝隙阵列辐射段的方式为第二天线提供良好的性能，相对于在第二天线上方完全令金属边框断开的构造，本申请提供的射频终端将更加稳固。
可选地，缝隙阵列辐射段的本体贴靠前面板设置。或者，缝隙阵列辐射段的本体贴靠后背板设置。
综上所述，由于本申请提供的天线模组同时包括第一天线和第二天线，且第二天线在第一天线的辐射分支上的正投影与该辐射分支有重合区域，并且第一天线的辐射分支上设置有缝隙阵列辐射段，该缝隙阵列辐射段包括n个齿条，第二天线的贴片底边在辐射分支上的正投影，处于齿条的侧边与缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。由此可见，天线模组不仅提升了第二天线在水平极化上的增益，还提升了第二天线在垂直极化上的增益。在该终端能够在保证第一天线的性能的前提下，使得第二天线实现了双极化的性能。
示意性的，下面将通过仿真数据来比较本申请实施例提供的天线模组中的毫米波天线(也即第二天线)，和断开金属边框的毫米波天线的性能。
请参见图7至图10，图7是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射方向图。在图7中，第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，处于所述齿条的侧边与所述缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。
请参见图8，图8是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的水平化第二天线辐射方向图。在图8中，第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，处于所述齿条的侧边与所述缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。
请参见图9，图9是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射示意图。需要说明的是，图9中的第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，与第一天线的辐射分支重合，导致第二天线垂直极化下的辐射被严重阻挡。
请参见图10，图10是本申请实施例提供的一种包括缝隙阵列辐射段的天线模组的垂直化第二天线辐射示意图。第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，处于所述齿条的侧边与所述缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。
示意性的，请参考图11，图11是一种无缝隙阵列辐射段的天线模组和本申请实施例提供的天线模组的性能对比示意图。曲线1101表示本申请实施例提供的天线模组的反射系数S11，曲线1102表示本申请实施例提供的天线模组的效率，曲线1103表示无缝隙阵列辐射段的天线模组的反射系数S11，曲线1104表示无缝隙阵列辐射段的天线模组的效率。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本申请的能够实现的示例性的实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种天线模组，其特征在于，所述天线模组包括，第一天线和第二天线，所述第一天线工作的频段低于所述第二天线工作的频段，所述第二天线是贴片天线；
所述第一天线包括自由分支和辐射分支，所述辐射分支中包括缝隙阵列辐射段，所述第一天线通过所述自由分支馈电；
所述第二天线在所述辐射分支上的正投影与所述缝隙阵列辐射段存在重合区域，所述第二天线与所述第一天线的馈电点设置在同一侧；
所述缝隙阵列辐射段包括n个齿条，所述齿条的下端固定在所述缝隙阵列辐射段的本体上，且所述齿条呈倒L型，n为正整数；
所述第二天线的贴片底边在所述辐射分支上的正投影，处于所述齿条的侧边与所述缝隙阵列辐射段的本体之间的缝隙中。
2.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，
所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影为目标投影，所述目标投影在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的最宽宽度为x1；
所述齿条与所述缝隙阵列辐射段的本体连接处的投影，在所述第一天线的辐射分支的延展方向上的宽度为x2；
其中，x1大于x2。
3.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述贴片天线单元与一个所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。
4.根据权利要求3所述的天线模组，其特征在于，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述齿条在所述第一天线的辐射分支上的正投影，遮挡对应的所述贴片天线的侧边。
5.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第二天线包括m个贴片天线单元，一个所述齿条与至少两个贴片天线单元在所述第一天线的辐射分支上的正投影相对应。
6.根据权利要求1至5任一所述的天线模组，其特征在于，所述第二天线在所述辐射分支上的正投影包含于所述缝隙阵列辐射段所在的区域。
7.根据权利要求1至5任一所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线的工作频段是450MHz到6GHz，所述第二天线是毫米波天线。
8.一种射频终端，其特征在于，所述终端包括：壳体和如权利要求1所述的天线模组；
所述第一天线的所述辐射分支设置于所述壳体的表面；
所述第一天线的自由分支和所述第二天线设置于所述壳体包围的腔体中。
9.根据权利要求8所述的终端，其特征在于，所述壳体包括前面板、后背板和金属边框；
所述第一天线的所述辐射分支是所述金属边框的一部分。
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