CN111725628A - 毫米波天线模组和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种毫米波天线模组和电子设备，该毫米波天线模组，包括：多个天线阵列，用于收发毫米波频段的天线信号，且至少两个天线阵列的辐射方向角不同；开关模块，分别与多个天线阵列连接以构成多个毫米波收发链路，开关模块用于接收切换指令，并根据所述切换指令切换导通至少一个天线阵列所在的毫米波收发链路以使所在所述毫米波收发链路的所述天线阵列进行波束扫描，可以实现多个天线阵列之间的切换和波束扫描，增加了多天线阵列的毫米波信号的覆盖区域，提高了5G毫米波的通信质量。

Description

毫米波天线模组和电子设备

技术领域

本申请涉及天线技术领域，特别是涉及一种毫米波天线模组和电子设备。

背景技术

随着无线通信技术的发展，5G网络技术也随之诞生。5G网络作为第五代移动通信网络，其峰值理论传输速度可达每秒数十Gb，这比4G网络的传输速度快数百倍。因此，具有足够频谱资源的毫米波频段成为了5G通信系统的工作频段之一。

一般毫米波天线模组中虽然能够实现多个天线阵列的切换，但是，切换前后的波束扫描范围相同，只能对着同一方向角度的空间进行扫描。

发明内容

本申请实施例提供一种毫米波天线模组和电子设备，可以实现多个天线阵列之间的切换和波束扫描，增加多天线阵列的毫米波信号的覆盖区域。

一种毫米波天线模组，包括：

多个天线阵列，用于收发毫米波频段的天线信号，且不同所述天线阵列的辐射方向角不同；

开关模块，分别与多个所述天线阵列连接以构成多个毫米波收发链路，所述开关模块用于接收切换指令，并根据所述切换指令切换导通至少一个所述天线阵列所在的所述毫米波收发链路以使所在的所述毫米波收发链路的所述天线阵列进行波束扫描。

此外，还提供一种电子设备，包括上述的毫米波天线模组。

上述毫米波天线模组和电子设备，包括多个天线阵列、开关模块以及控制模块，控制模块能够根据接收的控制信号输出切换指令至开关模块。开关模块分别与多个所述天线阵列连接以构成多个毫米波收发链路。开关模块根据接收的切换指令切换导通至少一个天线阵列所在的毫米波收发链路以使所在的所述毫米波收发链路的至少一个天线阵列处于工作状态进行波束扫描以收发毫米波频段的天线信号，可以实现多个天线阵列之间的切换和波束扫描，增加了多天线阵列的毫米波信号的覆盖区域，提高了5G毫米波的通信质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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他的附图。

图1为一个实施例中毫米波天线模组的结构框架示意图；

图2为一个实施例中毫米波天线模组的坐标示意图；

图3a为一个实施例中天线阵列的俯视示意图；

图3b为另一个实施例中天线阵列的俯视示意图；

图4为另一个实施例中毫米波天线模组的示意图；

图5为又一个实施例中毫米波天线模组的示意图；

图6为再一个实施例中毫米波天线模组的示意图；

图7为一个实施例中毫米波收发模块的结构示意图；

图8为一个实施例中电子设备的结构示意图；

图9为与本发明实施例提供的电子设备相关的手机的部分结构的框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一辐射单元称为第二辐射单元，且类似地，可将第二辐射单元称为第一辐射单元。第一辐射单元和第二辐射单元两者都是辐射单元，但其不是同一辐射单元。

本申请一实施例的毫米波天线模组应用于电子设备，在一实施例中，电子设备可以为包括手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(Mobile InternetDevice，MID)、可穿戴设备(例如智能手表、智能手环、计步器等)或其他可设置毫米波天线模组的通信模块。

如图1所示，在一实施例中，毫米波天线模组包括多个天线阵列110和开关模块120。其中，

多个天线阵列110，用于收发毫米波频段的天线信号。也即，多个天线阵列110的工作频段均为毫米波频段。毫米波是指波长在毫米数量级的电磁波，其频率大约在30GHz～300GHz之间。毫米波频段至少包括第5代移动通信系统的毫米波频段，频率为24250MHz-52600MHz。

3GPP已指定5G NR支持的频段列表，5G NR频谱范围可达100GHz，指定了两大频率范围：Frequency range 1(FR1)，即6GHz以下频段和Frequency range 2(FR2)，即毫米波频段。Frequency range 1的频率范围：450MHz-6.0GHz，其中，最大信道带宽100MHz。Frequency range 2的频率范围为24.25GHz-52.6GHz，最大信道带宽400MHz。用于5G移动宽带的近11GHz频谱包括：3.85GHz许可频谱，例如：28GHz(24.25-29.5GHz)、37GHz(37.0-38.6GHz)、39GHz(38.6-40GHz)和14GHz未许可频谱(57-71GHz)。5G通信系统的工作频段有28GHz，39GHz，60GHz三个频段。

在一实施例中，天线阵列110可以为处理毫米波信号的天线可被实施为相控天线阵列110。用于支持毫米波通信的天线阵列110可为贴片天线、偶极子天线、八木天线、波束天线或其他合适的天线元件构成的天线阵列110。

在一实施例中，多个天线阵列110可印制在毫米波射频天线模组的上表面。

需要说明的是，且至少两个所述天线阵列110的辐射方向角，从而在不额外增加机械结构以及不改变毫米波波束频率的前提下实现大角度的目标探测，多个天线阵列110能够覆盖需要探测的全部角度。其中，全部角度可以理解为该0-180°也即，毫米波射频天线模组上表面的全部角度。

具体地，每个所述天线阵列110均为直线阵列，且多个所述天线阵列110的阵列方向相互平行，其多个天线阵列110均位于同一平面上。

例如，多个天线阵列110具可印制在该毫米波天线模组的上表面，如图2所示，可以以该天线模组构建三维直角坐标系，如图所示，其中，x轴可以理解为天线阵列110的阵列方向，y轴可以理解为某一天线阵列110的波束辐射方向，z轴可以理解为毫米波天下模组的正方向，或某一天线阵列110的波束辐射方向。多个天线阵列110具位于该毫米波天下模组的上表面，且每个所述天线阵列110均为直线阵列，且多个所述天线阵列110的阵列方向相互平行。将多个天线阵列具设置在同一平面内，可以减少天线阵列110的设计、占用空间，便于电子设备的小型化设计。

可选的，每个天线阵列110可均为直线阵列，其多个天线阵列110的阵列方向相互平行，可以将多个天线这列设置在不同的平面上。例如，可以将至少一个天线阵列110设置在Oxy平面、至少一个天线阵列110设置在Ozy平面等。将多个天线阵列110设置在相邻的两个平面上，可以提高毫米波信号的覆盖范围。

在一实施例中，多个所述天线阵列包括第一天线阵列和至少两个第二天线阵列，在所述第一天线阵列的两侧各至少设置一个所述第二天线阵列，且所述第一天线阵列的辐射方向角与所述第一天线阵列的辐射方向角相反。例如，多个天线阵列包括第一天线阵列和两个第二天线阵列，其中，两个第二天线阵列分别设置在第一天线阵列的两侧，即两个第二天线阵列中间设置了第一天线阵列。其中，所述第一天线阵列的辐射方向角与所述第一天线阵列的辐射方向角不同。

在一实施例中，第一天线阵列为双极化天线阵列，第二天线阵列为单极化天线阵列。其中，双极化天线阵列包括多个垂直极化馈电点和多个水平极化馈电点。单极化天线阵列包括多个垂直极化馈电点。垂直极化馈电点用于连接垂直极化馈线，水平极化馈电点用于连接水平极化馈线。

进一步的，在垂直极化馈线上设置有多个第一阻抗变换器，水平极化馈线上设置有多个第二阻抗变换器。第一阻抗变换器、第二阻抗变换器均可在两段所需要匹配的传输线之间完成不同阻抗之间的变换。

在一实施例中，所述双极化天线阵列包括N个双极化贴片天线。双极化贴片天线是一个饼状的定向天线，双极化贴片天线产生半球覆盖面，从安装点传播，传播范围在30度至180度之间，也即，双极化贴片天线用于增强毫米波天线模组上表面的覆盖，也即z轴方向，参考图2。

在一实施例中，所述单极化天线阵列包括N个单极化的偶极天线。偶极天线一般是园棍式的全向天线，全向天线以水平360度信号覆盖，不同的全向天线有不同大小的垂直方向的发射夹角。在本实施例中，单极化的偶极天线用于增强毫米波天线模组左右两个侧面的覆盖，也即y轴方向(+y轴方向和-y轴方向)参考图2。

需要说明的是，N为大于或等于2的正整数。例如，N可以为4、8、16等大于或等于2的正整数。

如图3a所示，例如，天线阵列110可以包括4个双极化贴片天线。4个双极化贴片天线呈线性排列。该双极化贴片天线可以为矩形贴片天线，每个贴片天线具有两馈电点，可记为第一馈电点V和第二馈电点H。该矩形贴片天线包括四个边缘，其中，第一馈电点V可设置在第一边缘的中心位置，第二馈电点H可设置在第二边缘的中心位置，其中，第一边缘与第二边缘相邻且垂直设置。且第一馈电点V和第二馈电点H可以理解为两个独立的馈电点，也即双极化贴片天线包括两组不同的馈电点(V、H)。

如图3b所示，例如，天线阵列110还可以包括4个单极化的偶极天线。其中，偶极天线也可称之为对称阵子天线，偶极天线由两臂组成，并且天线的两臂由两段等长等粗细导线构成。两臂长度相等的振子叫做对称振子。每臂长度为四分之一波长称为半波对称振子。全长与波长相等的振子，称为全波对称振子。偶极天线(对称振子)是中点断开并接以馈电源的线性导体。也即，可以在偶极天线的两臂端部同时设置馈电点V，两臂端部的设置馈电点V可以称之为一组馈电点(V)。

基于上述馈电点可以馈入电流信号，使所述各个天线阵列110中的贴片天线或偶极天线辐射毫米波信号。可以理解为，天线阵列110中的贴片天线或偶极天线通过馈电点可从主板上的馈电端(图未显示)直接获取电流信号，也可称之为天线电信号，(即馈电端直接将电流信号馈入至贴片天线或偶极天线)，通过调节馈电端馈入的电流信号的大小和相位，可调节谐振频率和毫米波信号的指向性，从而使贴片天线或偶极天线收发毫米波信号。

需要说明的是，多个天线阵列110在收发毫米波信号时，可以采用多种馈电方式，例如，微带线馈电、同轴线馈电、耦合馈电和缝隙馈电等。在本实施例中，多个天线阵列110可采用同轴线馈电、微带线馈电的方式进行馈电，以辐射不同频段的毫米波信号。

开关模块120，分别与多个所述天线阵列110连接以构成多个毫米波收发链路，所述开关模块120用于接收切换指令，以控制所述任一所述天线阵列110所在的所述毫米波收发链路的导通或断开。

也即，开关模块120与任意一个天线阵列110导通连接时，即可构成用于收发毫米波信号的一个毫米波收发链路。也即，毫米波收发链路的数量与该天线阵列110的数量相等。例如，当天线阵列110为三个时，其对应的毫米波收发链路的数量也为三个。开关模块120可以接收控制模块130发送的切换指令，并控制该开关模块120与至少一个天线阵列110的导通连接，以使该天线阵列110所在的毫米波收发链路处于导通状态。也即，开关模块120可以根据接收的切换指令，选择至少一个天线阵列110作为目标天线阵列110来支持毫米波通信。目标天线阵列110可以理解为用于当前使用场景下，支持毫米波通信的理想天线阵列110。

本实施例中，毫米波天线模组包括多个天线阵列110以及开关模块120。开关模块120分别与多个所述天线阵列110连接以构成多个毫米波收发链路。开关模块120根据接收的切换指令导通至少一个天线阵列110所在的毫米波收发链路，以使所在的毫米波收发链路的天线阵列110处于工作状态进行波束扫描以收发毫米波频段的天线信号，可以实现多个天线阵列110之间的切换和波束扫描，增加了多天线阵列110的毫米波信号的覆盖区域，提高了5G毫米波的通信质量。

在一实施例中，所述开关模块120包括多个输入端口，其中，多个所述输入端口分别与每个所述天线阵列110的多组馈电点连接，且所述输入端口的数量为多个所述天线阵列110中具有最多组所述馈电点的数量。

在一实施例中，所述天线阵列110包括多组馈电点。例如，当天线阵列110包括N个双极化贴片天线时，则该天线阵列110有2*N个的馈电点，其中，包括N个H极化馈电点和N个V极化馈电点，也即包括2*N组的馈电点。每个馈电点均与该开关模块120的2*N个输入端口连接。当天线阵列110包括N个单极化偶极天线时，则该天线阵列110有N组的馈电点，每组馈电点具与该开关模块120的N个输入端口连接。

如图4所示，在一实施例中，多个天线阵列包括第一天线阵列111、第二天线阵列112和第三天线阵列113，若该第一天线阵列111包括n1组馈电点、第二天线阵列112包括n2组馈电点、第三天线阵列113包括n3组馈电点，则该开关模块120的输入端口的数量可记为n，其中，n＝max(n1,n2,n3)。

具体的，该开关模块120可以包括n个开关单元M，每个开关单元M包括第一连接端J1、第二连接端J2、第三连接端J3和第四连接端J4。其中，第一连接端J1可与第一天线阵列110的一组馈电点连接，第二连接端J2可与第二天线阵列112的一组馈电点连接，第三连接端J3可与第三天线阵列113的一组馈电点连接，第四连接端J4可与控制模块130连接。其中，天线阵列110的馈电点可以通过馈电走线与开关单元M连接。

开关模块120可以根据控制模块130发送的切换信号，将n个开关单元M的第一连接端连接至第一天线阵列110的馈电点(n1路)或者将n个开关单元M的第二连接端J2连接至第二天线阵列112的馈电点(n2路)或者将n个开关单元M的第三连接端J3连接至第三天线阵列113的馈电点(n3路)，以使第一天线阵列110或第二天线阵列112或第三天线阵列113处于工作状态以收发毫米波频段的天线信号。

如图5所示，在一实施例中，多个所述天线阵列包括第一天线阵列111、第二天线阵列112和第三天线阵列113，所述第二天线阵列112和第三天线阵列113分别位于所述第一天线阵列111的两侧，其中，所述第一天线阵列111为包括N个双极化的贴片天线的直线阵列；所述第二天线阵列112、第三天线阵列113均为包括N个单极化的偶极子天线的直线阵列。其中，N可为4、8、16等。例如，N为4时，第一天线阵列111包括4个双极化的贴片天线的直线阵列，第二天线阵列112、第三天线阵列113为包括4个单极化的偶极子天线。

在一实施例中，当所述第一天线阵列111包括N个单极化的偶极子天线；所述第二天线阵列112、第三天线阵列113均包括N个单极化的偶极子天线时，开关模块120可包括2*N个开关单元M。所述开关单元M包括第一连接端、第二连接端、第三连接端；其中，每个所述开关单元M的第一连接端分别与所述第一天线阵列111的馈电点连接，第一个到第N个所述开关单元M的第一连接端分别与所述第二天线阵列112的馈电点连接；第N+1个到第2*N个所述开关单元M的第一连接端分别与所述第三天线阵列113的馈电点连接；每个所述开关单元M的第三连接端分别与所述控制模块130连接。

例如，当第一天线阵列111包括4个双极化的贴片天线时，每个贴片天线包括2组馈电点，也即，该第一天线阵列111包括8组馈电点，也即可以对应设置8组馈电走线。当第二天线阵列112、第三天线阵列113均包括4个单极化的偶极子天线时，每个偶极天线包括1组馈电点，第二天线阵列112包括4组馈电点，也即可以对应设置4组馈电走线，相应的，第三天线阵列113包括4组馈电点，也即可以对应设置4组馈电走线。该开关模块120共包括八个输入端，具体地，开关模块120包括8个开关单元M，可分别记为第一开关单元M1、第二开关单元M2、…、第七开关单元M7、第八开关单元M8。其中，第一开关单元M1至第八开关单元M8的第一连接端分别与第一天线阵列111的8组馈电点连接，第一开关单元M1至第四开关单元M4的第二连接端分别与第二天线阵列112的4组馈电点连接，第五开关单元M5至第八开关单元M8的第二连接端分别与第三天线阵列113的4组馈电点连接。

当开关模块120接收切换指令时，可以同时使第一开关单元M1至第八开关单元M8的第一连接端与第一天线阵列111的8组馈电点导通连接，以使第一天线阵列111处于工作状态，或，同时使第一开关单元M1至第四开关单元M4的第二连接端与第二天线阵列112的4组馈电点导通连接，以使第二天线阵列112处于工作状态，或，同时使第五开关单元M5至第八开关单元M8的第二连接端与第三天线阵列113的4组馈电点导通连接，以使第三天线阵列113处于工作状态。

本实施例中，通过设置第一天线阵列111、第二天线阵列112和第三天线阵列113，且第二天线阵列112和第三天线阵列113分别位于所述第一天线阵列111的两侧，其中，所述第一天线阵列111为包括N个双极化的贴片天线的直线阵列；所述第二天线阵列112、第三天线阵列113均为包括N个单极化的偶极子天线的直线阵列，可以使该毫米波天线模组的毫米波信号的辐射覆盖在Z轴的正方向以及Y轴的正方向、负方向上，覆盖区域更加均匀和全面，增强了毫米波信号的接收能力。

在其他实施例中，多个天线阵列110中，每个天线阵列110可均为双极化贴片天线，或，每个天线阵列110可均为单极化偶极天线，或，至少一个天线阵列110可为双极化贴片天线；或，至少一个天线阵列110可为单极化贴片天线。在本申请实施例中，对天线阵列110的数量、天线阵列110所包括的天线类型，以及多个天线阵列110的排列方式均不作具体限定。

如图6所示，在一实施例中，毫米波天线模组还包括毫米波收发模块130。其中，毫米波收发模块130，与所述开关模块120连接。也即，开关模块120的第三连接端可分别与毫米波收发模块130连接。

当发射所述毫米波信号时，毫米波收发模块130可将接收的预设射频信号上变频为所述毫米波信号，当接收所述毫米波信号时，用于将接收的所述毫米波信号下变频为所述预设射频信号。

具体地，当毫米波天线模组工作在发射状态时，也即，当前需要通过一个天线阵列110的N个双极化贴片天线或单极化偶极天线发射毫米波信号时，此时，毫米波收发模块130可以将电子设备发射的1路预设射频信号上变频至N路所需的毫米波信号；当毫米波天线模组工作在接收状态时，也即，当前需要通过一个天线阵列110的N个双极化贴片天线或单极化偶极天线接收毫米波信号时，此时，毫米波收发模块130可以将接收的N路毫米波信号下变频至所需的1路预设射频信号。

预设射频信号可以为中频信号，该中频信号的频率小于等于10GHz。中频信号可以由基带信号经中频调制后而得到，例如，经基带信号调制后得到的中频信号的频率可以为70MHz等。

如图7所示，在一实施例中，所述毫米波收发模块130包括依次连接的变频单元131、功率分配单元132、移相单元133、放大单元134和滤波单元135。

变频单元131，用于接收所述预设射频信号，并将所述预设射频信号上变频至毫米波信号，还用于接收所述毫米波信号，并将所述毫米波信号下变频至所述预设射频信号。

例如，当发射所述毫米波信号时，变频单元131可以实现直接变频法，也即变频单元131可将调制和上变频合二为一，集成实现。变频单元131也可以实现两步变换法，也即，变频单元131将调制和上变频分开，先在较低的预设射频信号进行调制，然后将已调信号上变频到较高的载频上(毫米波信号)。相应的，当接收所述毫米波信号时，变频单元131也可将天线阵列110接收的毫米波信号下变频至预设射频信号。

功率分配单元132与变频单元131连接，用于接收并调整所述毫米波信号的功率分配比。具体的，当发射所述毫米波信号时，功率分配单元132可将接收一路毫米波信号按照一定的功率分配比，分别输出N路毫米波信号至天线阵列110进行发射；当天线阵列110接收N路毫米波信号时，功率分配单元132可将接收的N路毫米波信合成1路毫米波信号。

移相单元133与功率分配单元132连接，用于接收并改变所述毫米波信号的相位信息。具体的，移相单元133中至少含有N个移相器(Phaser)。移相器能够对毫米波的相位进行调整。每个移相器均能够接收一路输入的毫米波信号，并对接收的毫米波信号进行相位调节，以输出具有一定相位比例的毫米波信号。也即该移相单元133能够接收功率分配单元132输入的N路毫米波信号，并分别对N路毫米波信号进行相位调节，以输出具有一定相位比例的N路毫米波信号。

放大单元134与移相单元133连接，用于接收并放大所述毫米波信号。具体的，该放电单元包括N个功率放大器和N个低噪声放大器，其中，功率放大器与低噪声放大器对应连接。其中，当经过相位调节的一路毫米波信号输入至该放大单元134，可以经过功率放大器以及低噪声放大器的放大处理，以输出具有放大功能的一路毫米波信号。相应的，该放大单元134能够接收移相单元133输入的N路毫米波信号，并分别对N路毫米波信号进行放大，以输出具有一定放大功能的N路毫米波信号。

滤波单元135，与放大单元134连接，用于接收所述毫米波信号，并对所述毫米波信号进行滤波处理。具体的，该滤波单元135可包括N个滤波器，每个滤波器的通带至少包括毫米波信号的工作频段。例如，该滤波器可以为带通滤波器、高通滤波器、带阻滤波器等。每个滤波单元135可以对放大单元134输出的毫米波信号进行滤波处理，以输出比较纯净的毫米波信号至任一天线阵列110。

基于上述毫米波收发模块130可以对接收的中频信号进行上变频处理，以获取相应的毫米波信号，并对该毫米波信号进行功率分配、相移、放大滤波等处理，以使天线阵列110能够发射正常的毫米波信号，可以实现天线阵列110的波束扫描，进而实现毫米波5G通讯所需要的天线切换和波束扫描功能以提高通信质量。

在一实施例中，毫米波天线模组还包括电源模块，所述电源模块用于开关模块120和毫米波收发模块130的供电。

在一实施例中，毫米波天线模组还设有多个用于连接各个模块的连接模块，该连接模块包括多种连接管脚，例如，中频信号管脚、电源管脚、控制管脚等。可以通过各个管脚与各个模块进行连接。

如图8所示，本申请实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括上述任一实施例中的毫米波天线模组810。

在一实施例中，可将上述的毫米波天线模组810内置在电子设备边框处，通过在边框开天线窗口或者使用非金属电池盖来完成毫米波的发射与接收。

电子设备具有顶部及底部，该顶部及底部沿电子设备的长度方向相对设置，需要说明的是，电子设备的底部通常更靠近用户手持的部分，为了降低手握电子设备时对天线的影响，在设计毫米波天线模组时，可使毫米波天线模组相较于底部更靠近顶部。可选的，也可以将毫米波天线模组设置在电子设备的宽度方向上的相对两侧，且各毫米波天线模组排布方向均为移动电子设备的长度方向。也就是说，该毫米波天线模组可设置在电子设备的长边处。

在一个实施例中，电子设备，还包括：

检测模块820，用于获取当前处于工作状态的天线阵列朝向基站方向主瓣的增益信息；

控制模块830，分别与所述检测模块820、所述毫米波天线模组810中的所述开关模块812连接，用于接收增益信息并输出所述切换指令控制所述开关模块的通断，使至少一个所述毫米波收发链路处于导通状态以实现毫米波频段的通信。

根据该检测信号，控制模块830可以输出用于控制开关模块812导通或断开的切换指令。

本实施方式中基站和包括该毫米波天线模组的电子设备采用波束赋形技术实现通信连接。基于波束管理，可见将基站的波束与电子设备的波束相互对准，以实现链路中接收增益与发射增益的最大化。波束管理原理：基站依次使用不同波束(t1～t8)发射出无线信号(波束扫描)，电子设备切换波束(r1～r4)接收无线信号，并向基站报告相关信息(波束报告)，电子设备根据接收最大值的无线信号，确定接收无线信号的优选波束(波束测定)。可选的，检测模块820还可以获取当前处于工作状态的天线阵列811接收毫米波信号的功率、电磁波吸收比值或比吸收率(Specific Absorption Rate，SAR)等参数。控制模块830可以根据接收的毫米波信号的功率、电磁波吸收比值或比吸收率等参数输出切换指令控制开关模块的通断，使至少一个毫米波收发链路处于导通状态以实现毫米波频段的通信。

需要说明的是，在本申请中，对检测模块820获取的参数信息不做进一步的限定。

具有上述任一实施例的毫米波天线模组的电子设备，可以实现天线阵列的波束扫描，进而实现毫米波5G通讯所需要的天线切换和波束扫描功能以提高通信质量。

该电子设备可以为包括手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、移动互联网设备(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴设备(例如智能手表、智能手环、计步器等)或其他可设置天线的通信模块。

图9为与本发明实施例提供的电子设备相关的手机的部分结构的框图。参考图9，手机900包括：毫米波天线模组910、存储器920、输入单元930、显示单元940、传感器950、音频电路960、无线保真(wireless fidelity，WIFI)模块970、处理器980、以及电源990等部件。本领域技术人员可以理解，图9所示的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

其中，毫米波天线模组910可用于收发信息或通话过程中信号的接收和发送，可将基站的下行信息接收后，给处理器980处理；也可以将上行的数据发送给基站。存储器920可用于存储软件程序以及模块，处理器980通过运行存储在存储器920的软件程序以及模块，从而执行手机的各种功能应用以及数据处理。存储器920可主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能的应用程序、图像播放功能的应用程序等)等；数据存储区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、通讯录等)等。此外，存储器920可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

输入单元930可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与手机900的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。在一实施例中，输入单元930可包括触控面板931以及其他输入设备932。触控面板931，也可称为触摸屏，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板931上或在触控面板931附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。在一实施例中，触控面板931可包括触摸测量装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸测量装置测量用户的触摸方位，并测量触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸测量装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器980，并能接收处理器980发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板931。除了触控面板931，输入单元930还可以包括其他输入设备932。在一实施例中，其他输入设备932可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)等中的一种或多种。

显示单元940可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及手机的各种菜单。显示单元940可包括显示面板941。在一实施例中，可以采用液晶显示器(LiquidCrystal Display，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置显示面板941。在一实施例中，触控面板931可覆盖显示面板941，当触控面板931测量到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器980以确定触摸事件的类型，随后处理器980根据触摸事件的类型在显示面板941上提供相应的视觉输出。虽然在图9中，触控面板931与显示面板941是作为两个独立的部件来实现手机的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板931与显示面板941集成而实现手机的输入和输出功能。

手机900还可包括至少一种传感器950，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。在一实施例中，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板941的亮度，接近传感器可在手机移动到耳边时，关闭显示面板941和/或背光。运动传感器可包括加速度传感器，通过加速度传感器可测量各个方向上加速度的大小，静止时可测量出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等。此外，手机还可配置陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器等。

音频电路960、扬声器961和传声器962可提供用户与手机之间的音频接口。音频电路960可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器961，由扬声器961转换为声音信号输出；另一方面，传声器962将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路960接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器980处理后，经毫米波天线模组910可以发送给另一手机，或者将音频数据输出至存储器920以便后续处理。

处理器980是手机的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器920内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器920内的数据，执行手机的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。在一实施例中，处理器980可包括一个或多个处理单元。在一实施例中，处理器980可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器980中。

手机900还包括给各个部件供电的电源990(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器980逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。

在一实施例中，手机900还可以包括摄像头、蓝牙模块等。

本申请所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用可包括非易失性和/或易失性存储器。合适的非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种毫米波天线模组，其特征在于，包括：

多个天线阵列，用于收发毫米波频段的天线信号，且至少两个所述天线阵列的辐射方向角不同；

开关模块，分别与多个所述天线阵列连接以构成多个毫米波收发链路，所述开关模块用于接收切换指令，并根据所述切换指令切换导通至少一个所述天线阵列所在的所述毫米波收发链路以使所在所述毫米波收发链路的所述天线阵列进行波束扫描。

2.根据权利要求1所述的毫米波天线模组，其特征在于，其中，所述天线阵列包括多组馈电点，所述开关模块包括多个输入端口，其中，

多个所述输入端口分别与每个所述天线阵列的所述多组馈电点连接，且所述输入端口的数量为多个所述天线阵列中具有最多组所述馈电点的数量。

3.根据权利要求1所述的毫米波天线模组，其特征在于，多个所述天线阵列包括第一天线阵列和至少两个第二天线阵列，在所述第一天线阵列的两侧各至少设置一个所述第二天线阵列，且所述第一天线阵列的辐射方向角与所述第一天线阵列的辐射方向角不同。

4.根据权利要求3所述的毫米波天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列包括N个双极化贴片天线，所述第二天线阵列包括N个单极化的偶极天线，其中，N为大于或等于4的正整数。

5.根据权利要求4所述的毫米波天线模组，其特征在于，所述双极化贴片天线为矩形贴片天线，所述矩形贴片天线包括第一馈电点和第二馈电点，其中，第一组馈电点位于所述矩形贴片天线第一边缘的中心，所述第二馈电点位于所述矩形贴片天线第二边缘的中心，且所述第一边缘与第二边缘垂直相交设置。

6.根据权利要求4所述的毫米波天线模组，其特征在于，多个所述天线阵列包括第一天线阵列、第二天线阵列和第三天线阵列，所述第二天线阵列和第三天线阵列分别位于所述第一天线阵列的两侧，其中，

所述第一天线阵列为包括N个单极化的偶极子天线的直线阵列；

所述第二天线阵列、第三天线阵列均为包括N个单极化的偶极子天线的直线阵列。

7.根据权利要求6所述的毫米波天线模组，其特征在于，所述开关模块包括2*N个开关单元，所述开关单元包括第一连接端、第二连接端、第三连接端；其中，每个所述开关单元的第一连接端分别与所述第一天线阵列的馈电点连接，第一个到第N个所述开关单元的第一连接端分别与所述第二天线阵列的馈电点连接；第N+1个到第2*N个所述开关单元的第一连接端分别与所述第三天线阵列的馈电点连接；每个所述开关单元的第三连接端分别与所述控制模块连接。

8.根据权利要求1所述的毫米波天线模组，其特征在于，每个所述天线阵列均为直线阵列，且多个所述天线阵列的阵列方向相互平行，位于同一平面上。

9.根据权利要求1所述的毫米波天线模组，其特征在于，还包括：

毫米波收发模块，与所述开关模块连接，当发射所述毫米波信号时，用于将接收的预设射频信号上变频为所述毫米波信号，当接收所述毫米波信号时，用于将接收的所述毫米波信号下变频为所述预设射频信号。

10.根据权利要求9所述的毫米波天线模组，其特征在于，所述毫米波收发模块包括依次连接的变频单元、功率分配单元、移相单元、放大单元和滤波单元，其中，

所述变频单元，用于接收所述预设射频信号，并将所述预设射频信号上变频至毫米波信号，还用于接收所述毫米波信号，并将所述毫米波信号下变频至所述预设射频信号；

所述功率分配单元，用于接收并调整所述毫米波信号的功率分配比；

所述移相单元，用于接收并改变所述毫米波信号的相位信息；

所述放大单元，用于接收并放大所述毫米波信号；

所述滤波单元，用于接收所述毫米波信号，并对所述毫米波信号进行滤波处理。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述的毫米波天线模组。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括：

检测模块，用于获取当前处于工作状态的天线阵列朝向基站方向主瓣的增益信息；

控制模块，分别与所述检测模块、所述毫米波天线模组中的所述开关模块连接，用于接收增益信息并输出所述切换指令控制所述开关模块的通断，使至少一个所述第二毫米波收发链路处于导通状态以实现毫米波频段的通信。

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