CN111697324B - 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,本申请实施例中的天线模组包括第一天线和第二天线,第一天线包括用于馈电的自由分支和包括缝隙阵列辐射段的辐射分支。其中,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,第二天线在分设分支上的正投影与缝隙阵列辐射段存在重合区域,第二天线与第一天线的馈电点设置在同一侧。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,因此,该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下,使得第二天线也能够正常工作,提高了天线模组整体的射频效能。
Description
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。
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内部的腔体中。
在本申请实施例提供的天线模组中,该天线模组包括第一天线和第二天线,第一天线包括用于馈电的自由分支和包括缝隙阵列辐射段的辐射分支。其中,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,第二天线在分设分支上的正投影与缝隙阵列辐射段存在重合区域,第二天线与第一天线的馈电点设置在同一侧。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,因此,该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下,使得第二天线也能够正常工作,提高了天线模组整体的射频效能。
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天线模组的结构示意图;
图2是基于图1所示的天线模组的俯视图;
图3是本申请实施例示出的一种天线模组的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种射频终端的结构示意图;
图5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设置位置示意图;
图6是本申请实施例提供的一种金属边框断开时的天线模组的设置位置示意图;
图7是本申请实施例提供的一种金属边框不断开时的天线模组的设置位置示意图;
图8是本申请实施例提供的一种case 1的0°相移下的阵列方向图;
图9是本申请实施例提供的一种case 2的0°相移下的阵列方向图;
图10是本申请实施例提供的一种case 3的0°相移下的阵列方向图;
图11是本申请实施例提供的一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图;
图12是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图;
图13是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图;
图14是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图;
图15是基于图11至图14所示实施例提供的反射系数S11的示意图;
图16是基于图11至图14所示实施例提供的透射系数S21的示意图;
图17是本申请实施例提供的一种天线模组的内部反射系数的比较示意图;
图18是本申请实施例提供的一种天线模组的内部的天线效率的比较示意图。
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。
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,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 onBoard,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(Antenna in Module,天线阵列与RFIC形成一模组)的方式。在一种可能的实现方式中,第二天线可以采用贴片天线(patch antenna)和偶极子天线的形式。
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。下面,将结合图2继续说明缝隙阵列辐射段20的结构。
请参见图2,图2是基于图1所示的天线模组的俯视图。在图2中,天线模组100中的辐射分支112将进行展示。不规则封闭区域ABCD是辐射分支112的俯视图。其中,缝隙阵列辐射段20中包括8个齿条22,齿条22的下端固定在缝隙阵列辐射段20的本体上。
可选地,齿条22包括目标侧面221,所述目标侧面221与所述缝隙阵列辐射段的本体垂直。需要说明的是,本设计有助于提升第二天线的辐射性能。
可选地,齿条22为片状长方体,所述目标侧面包括所述齿条22与所述缝隙阵列辐射段的本体相接的两个侧面。在本申请实施例中,目标侧面可以包括侧面221和侧面222。
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。
示意性的,相邻的齿条22之间的间距W是1毫米。一种可能的方式中,每一个相邻的齿条22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,齿条22的长度L为3毫米。一种可能的方式中,每一个齿条22的长度均相等,为3毫米。另一种可能的方式中,不同位置的齿条的长度L不同。例如,不同位置的齿条长度包括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,齿条22的宽度可以在不同的场景下进行选择。齿条22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,每一个相邻的齿条22之间的间距W是均匀的,且齿条22的长度L均为3毫米,齿条22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]。
需要说明的是,在缝隙阵列辐射段20所在平面ABC中,端点D同样位于平面ABC中。齿条22位于平面ABC中,该平面ABC也为缝隙阵列辐射段20的正投影所在的平面。
综上所述,在本申请实施例提供的天线模组中,该天线模组包括第一天线和第二天线,第一天线包括用于馈电的自由分支和包括缝隙阵列辐射段的辐射分支。其中,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,第二天线在分设分支上的正投影与缝隙阵列辐射段存在重合区域,第二天线与第一天线的馈电点设置在同一侧。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,因此,该天线模组能够在保证第一天线的性能的前提下,使得第二天线也能够正常工作,提高了天线模组整体的射频效能。
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3,图3是本申请实施例示出的一种天线模组的结构示意图。在图3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图1所示方案更好的性能。
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4,图4是本申请实施例提供的一种射频终端的结构示意图。在图4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。
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,本申请实施例提供的一种射频终端,能够在壳体表面设置天线模组,天线模组的第一天线的辐射分支设置于壳体的表面,第一天线的自由分支和第二天线设置于壳体包围的腔体中。由于射频终端能够同时令第一天线和第二天线均获取良好的性能,且通过缝隙阵列辐射段的本体保持可以结构强度。因此,本申请实施例在保持终端壳体的结构强度的前提下,提升了其中的支持不同频段的天线的性能。
可选地,当第一天线是低频天线,而第二天线是毫米波天线时,本申请相比于传统的窄金属边框方案,不仅提升了毫米波天线性能,且能够有效保持低频天线的性能,实施了终端中毫米波天线和Sub6GHz天线的兼容设计,并保持了终端的结构强度。
可选地,由于本申请的齿条之间的间距较小,因此,保持了终端表面外观的美观度,提升了使用体验。
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),和完全封闭的金属边框的毫米波天线,以及断开金属边框的毫米波天线的性能。
请参见图5至图7,图5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设置位置示意图。在图5中,金属边框510上包括缝隙阵列辐射段511,缝隙阵列辐射段511后设置有第二天线520。其中,第二天线520可以是贴片天线组成的阵列。
请参见图6,图6是本申请实施例提供的一种金属边框断开时的天线模组的设置位置示意图。
请参见图7,图7是本申请实施例提供的一种金属边框不断开时的天线模组的设置位置示意图。需要说明的是,图7所示的天线模组已对第二天线520产生屏蔽效应。
为了便于介绍,本申请实施例将图5所示场景命名为案例1(case 1),将图6所示场景命名为案例2(case 2),图7所示场景命名为案例3(case 3)。
在本申请实施例中,以天线模组在0°相移下的阵列方向图进行说明。
请参见图8至图10,图8是本申请实施例提供的一种case 1的0°相移下的阵列方向图。
图9是本申请实施例提供的一种case 2的0°相移下的阵列方向图。
图10是本申请实施例提供的一种case 3的0°相移下的阵列方向图。
示意性的,通过图8至图10提供的0°相移下的阵列方向图可知,能够反映毫米波天线性能的参数主要为主瓣增益(Main lobe magnitude)和主瓣方向(Main lobedirection)。图8至图10所示的主瓣增益和主瓣方向数据比较如表一所示。
在上述性能的判断中,主瓣增益的数值越大,毫米波天线的性能越好。主瓣方向的度数越小,毫米波天线的性能越好。由表一所示数据可知,case1所示的天线模组的主瓣增益数值最大,且主瓣方向的数值最小。由此可知,在相同毫米波频率下,相较于金属边框完全封闭或者金属边框断开的案例,本申请实施例提供的天线模组的毫米波性能最好。
为了多角度检测本申请实施例提供的天线模组的性能,本申请实施例提供case1中的4组不同齿条参数的天线模组的天线方向图。
请参见图11至图14,图11是本申请实施例提供的一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图。其中,P=2毫米,L=3毫米,W=1毫米。
图12是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图。其中,P=3毫米,L=3毫米,W=1毫米。
图13是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图。其中,P=4毫米,L=3毫米,W=1毫米。
图14是本申请实施例提供的另一种case1的天线0°方向图及扫描45°的天线方向图。其中,P=5毫米,L=3毫米,W=1毫米。
在获得图11至图14提供的天线方向图后,本申请实施例通过反射系数S11和透射系数S21来分析上述四种不同尺寸的齿条的天线模组的性能。
请参见图15,图15是基于图11至图14所示实施例提供的反射系数S11的示意图。在图15中,曲线1501表示图11场景下的反射系数,曲线1502表示图12场景下的反射系数,曲线1503表示图13场景下的反射系数,曲线1504表示图14场景下的反射系数。
根据图15所示的反射系数示意图可知,图11至图14所示场景的天线模组在频段[27GHz,29GHz]上均存在低于性能参数-10dB的工作频段。其中,图12所示的天线模组性能最佳。
请参见图16,图16是基于图11至图14所示实施例提供的透射系数S21的示意图。在图16中,在图16中,曲线1601表示图11场景下的透射系数,曲线1602表示图12场景下的透射系数,曲线1603表示图13场景下的透射系数,曲线1604表示图14场景下的透射系数。
根据图16所示的透射系数示意图可知,图11至图14所示场景的天线模组在频段[24GHz,30GHz]上均低于性能参数-15dB。其中,图12所示的天线模组性能最佳,隔离度最低。
在本申请实施例中,天线模组除了能够提高毫米波天线的性能,还能够有效保持低频天线(也即第一天线)的性能不受影响。请参见图17和图18。
请参见图17,图17是本申请实施例提供的一种天线模组的内部反射系数的比较示意图。在图17中,曲线1710示出了第一天线的反射系数S11在不同频率上的数值,曲线1720示出了第二天线的反射系数S11在不同频率上的数值。
请参见图18,图18是本申请实施例提供的一种天线模组的内部的天线效率的比较示意图。在图18中,曲线1810示出了第一天线的天线效率在不同频率上的数值,曲线1820示出了第二天线的天线效率在不同频率上的数值。
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 (10)
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,所述天线模组设置于射频终端中;
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,所述第一天线的辐射分支设置于所述射频终端的壳体的表面,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;
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。
2.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。
3.根据权利要求2所述的天线模组,其特征在于,所述齿条位于所述缝隙阵列辐射段的正投影所在平面内。
4.根据权利要求2所述的天线模组,其特征在于,所述齿条包括目标侧面,所述目标侧面与所述缝隙阵列辐射段的本体垂直。
5.根据权利要求4所述的天线模组,其特征在于,所述齿条为片状长方体,所述目标侧面包括所述齿条与所述缝隙阵列辐射段的本体相接的两个侧面。
6.根据权利要求1至5任一所述的天线模组,其特征在于,所述齿条的长度L为3毫米,相邻齿条之间的间距W是1毫米,宽度H属于[1毫米,4毫米]。
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内部的腔体中。
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。
10.根据权利要求9所述的终端,其特征在于,所述缝隙阵列辐射段的本体贴靠所述前面板设置,或者,贴靠所述后背板设置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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