CN112018497A - 天线模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种天线模组，包括：波束赋形组件，所述波束赋形组件用于辐射沿第一方向扫描的电磁波波束；及天线透镜，所述天线透镜包括呈阵列排布的多个谐振器，多个所述谐振器位于所述电磁波波束的扫描区域，多个沿第二方向排列的谐振器的谐振频率渐变，所述第二方向垂直于所述第一方向，沿所述第二方向排列的多个谐振器对所述电磁波波束的相位的改变量不同，以使所述天线透镜在所述第二方向上汇聚所述电磁波波束。本申请还提供了一种电子设备。本申请能够提高天线模组辐射的波束的增益。

Description

天线模组及电子设备
技术领域
本申请涉及电子技术领域，具体涉及一种天线模组及电子设备。
背景技术
第五代移动通信(5G)系统作为移动通信领域的下一个技术和标准发展的阶段，逐渐走入人们视野。近年来，5G技术被注以极高的关注度，并进入实质性研究阶段。而毫米波通信技术是5G通信中的关键技术，能够大幅提升通信速率、减少延时并提升系统容量。然而，毫米波频谱容易被传播过程中的会发生损耗，导致天线性能不良。因此，如何提高毫米波天线的增益，成为需要解决的问题。
发明内容
本申请提供的一种能够提高毫米波天线的增益的天线模组及电子设备。
一方面，本申请提供的一种天线模组，包括：
波束赋形组件，所述波束赋形组件用于辐射沿第一方向扫描的电磁波波束；及
天线透镜，所述天线透镜包括呈阵列排布的多个谐振器，多个所述谐振器位于所述电磁波波束的扫描区域，多个沿第二方向排列的谐振器的谐振频率渐变，所述第二方向垂直于所述第一方向，沿所述第二方向排列的多个谐振器对所述电磁波波束的相位的改变量不同，以使所述天线透镜在所述第二方向上汇聚所述电磁波波束。
另一方面，本申请提供的一种电子装置，所述电子装置包括壳体及所述的天线模组，所述天线模组位于所述壳体内，且所述天线模组固定连接所述壳体，所述天线透镜设于所述波束赋形组件与所述壳体的内表面之间。
通过设置波束赋形组件及天线透镜，波束赋形组件在第一方向上对辐射的电磁波进行赋形并控制所述电磁波沿第一方向进行扫描，以在第一方向上汇聚电磁波的能量，进而提高电磁波的增益，及电磁波沿第一方向进行扫描，可以提高电磁波的空间覆盖率；天线透镜中的谐振器在第二方向的谐振频率渐变，以使天线透镜在第二方向上对电磁波波束的相位补偿渐变，射出天线透镜的电磁波波束由谐振频率低的区域朝向谐振频率高的区域汇聚，进而在第二方向上对电磁波进行汇聚，进一步提高天线模组辐射的扫描波束的增益。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图2是本申请实施例提供的一种天线模组的结构示意图。
图3是本申请实施例提供的一种天线模组的天线模组的俯视图。
图4是图3提供的一种天线模组沿A-A线的截面图。
图5是图3提供的一种天线模组沿L线的截面图。
图6是本申请实施例提供的一种天线模组的金属贴片的俯视图。
图7是本申请实施例提供的一种天线模组的波束赋形组件的电路结构图。
图8是本申请实施例提供的一种电子设备的另一结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请所列举的实施例之间可以适当的相互结合。
请参照图1，图1为电子设备100的第一视角示意图。所述电子设备100可以为电话、电视、平板电脑、手机、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、可穿戴设备等具有天线的智能设备。以电子设备100为手机为例，为了便于描述，以电子设备100处于第一视角为参照进行定义，电子设备100的宽度方向定义为X向，电子设备100的长度方向定义为Y向，电子设备100的厚度方向定义为Z向。
请参照图2，本申请提供了一种天线模组10。天线模组10应用于电子设备100，以增大电子设备100的天线增益。天线模组10包括波束赋形组件1及天线透镜2。所述波束赋形组件1用于辐射沿第一方向扫描的电磁波波束。本实施例以第一方向为Y向进行说明。可以理解，第一方向还可以为X向或Z向或其他方向。请参照图3，所述天线透镜2包括呈阵列排布的多个谐振器21。多个所述谐振器21位于所述电磁波波束的扫描区域。多个沿第二方向排列的谐振器21的谐振频率渐变，所述第二方向垂直于所述第一方向(Y向)。本实施例以第二方向为X向进行说明。可以理解，第二方向还可以为Y向或Z向或其他方向。沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21对所述电磁波波束的相位的改变量不同，以使所述天线透镜2在所述第二方向(X向)上汇聚所述电磁波波束。
通过设置波束赋形组件1及天线透镜2，波束赋形组件1在第一方向(Y向)上对辐射的电磁波进行赋形并控制所述电磁波沿第一方向(Y向)进行扫描，以在第一方向(Y向)上汇聚电磁波的能量，进而提高电磁波的增益，及电磁波沿第一方向(Y向)进行扫描，可以提高电磁波的空间覆盖率；且天线透镜2中的谐振器21在第二方向(X向)的谐振频率渐变，以使天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波波束的相位补偿渐变，射出天线透镜2的电磁波波束由谐振频率低的区域朝向谐振频率高的区域汇聚，进而在第二方向(X向)上对电磁波进行汇聚，进一步提高天线模组10辐射的扫描波束的增益。
进一步地，请参照图3，多个沿所述第一方向(Y向)排列的谐振器21的谐振频率相同。天线透镜2中的谐振器21在第一方向(Y向)的谐振频率相同，故而不会影响到电磁波波束在第一方向(Y向)上的扫描。
具体的，波束赋形组件1用于辐射在第一方向(Y向)汇聚且在第一方向(Y向)上进行扫描的波束。换而言之，波束赋形组件1所辐射的波束在第一方向(Y向)上的宽度相对较小，且波束赋形组件1所辐射的波束在空间中的辐射角度可变化。例如，波束赋形组件1所辐射的波束的指向角度与波束赋形组件1所在平面的角度范围为0°～180°。
可以理解的，波束赋形组件1包括但不限于相控阵天线、透镜天线阵列等。
具体的，定义波束赋形组件1辐射的电磁波波束为第一波束。在第二方向(X向)上，波束赋形组件1所辐射的第一波束中的多个电磁波到天线透镜2上不同的谐振器21处的路径不同，所以第一波束的多个电磁波到达不同的谐振器21处的电磁波之间具有相位差。所述天线透镜2上设有多个谐振器21，这些谐振器21能够改变第一波束的多个电磁波的相位，以使从天线透镜2上各个谐振器21所射出的电磁波信号的相位相同。可以理解的，第一波束在第一方向(Y向)上的宽度小，在第二方向(X向)上的宽度大，所以天线透镜2通过改变第一波束在第二方向(X向)上的相位差，可在第二方向(X向)上形成宽度相对较小的波束，进而增加波束的增益，提高天线模组10的天线性能。
请参阅图3，沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率由中间向两侧依次减小，以对所述电磁波波束的相位的改变量由中间向两侧依次减小。
具体的，波束赋形组件1正对于所述天线透镜2的中心位置处，波束赋形组件1所辐射的电磁波的到达路径从天线透镜2的中心位置到天线透镜2的边缘位置逐渐增加，到达电磁波的相位从天线透镜2的中心位置到天线透镜2的边缘位置逐渐增加。
具体的，谐振器21的谐振频率越大，对电磁波的相位补偿越大，以使射入天线透镜2的电磁波的相位与射出天线透镜2的电磁波的相位差越大，相位改变量越大。
通过设置沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率由中间向两侧依次减小，以使天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波的相位改变量从天线透镜2的中心位置到天线透镜2的边缘位置逐渐减小，通过计算和设计多个谐振器21的谐振频率，以使从天线透镜2射出的电磁波为相同相位，此时，在第二方向(X向)上对电磁波进行赋形，形成波束，能够极大地增强波束的强度，进而在第二方向(X向)上增加波束的增益。
在其他实施方式中，沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率还可以沿第二方向(X向)依次减小或依次增大。
请参阅图3，沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21包括第一谐振器211及关于所述第一谐振器211对称分布的多个第二谐振器222。所述第一谐振器211的谐振频率大于多个所述第二谐振器222的谐振频率。关于所述第一谐振器211对称的两个所述第二谐振器222的谐振频率相同。
具体的，第一谐振器211位于天线透镜2的中轴线L位置，天线透镜2的中轴线L为过天线透镜2的几何中心且垂直于天线透镜2的线。多个所述第二谐振器222关于第一谐振器211呈对称分布。
请参阅图4，波束赋形组件1正对于所述天线透镜2的中心位置处，波束赋形组件1所辐射的电磁波到达天线透镜2处的相位也关于天线透镜2的中轴线L呈对称分布。假设，波束赋形组件1的辐射单元11所辐射的电磁波包括沿第二方向(X向)依次排列的第一电磁波31、第二电磁波32、第三电磁波33、第四电磁波34、第五电磁波35。其中，第三电磁波33为最中心的电磁波，第三电磁波33到达天线透镜2处的相位最小，例如，150°。第二电磁波32到达天线透镜2处的相位与第四电磁波34到达天线透镜2处的相位相同，例如，皆为180°。第一电磁波31到达天线透镜2处的与第五电磁波35到达天线透镜2处的相位相同，例如，皆为200°。
请参阅图4，位于中轴线L位置的第一谐振器211的谐振频率最大，从中轴线L向两侧分布的第二谐振器222的谐振频率依次减小，且关于中轴线L对称的多个第二谐振器222的谐振频率相同，以使天线透镜2对第三电磁波33的相位补偿最大，例如补偿相位为80°，即从天线透镜2射出的第三电磁波33的相位为230°；天线透镜2对第二电磁波32和第四电磁波34的相位补偿次之，例如补偿相位为50°，即从天线透镜2射出的第二电磁波32和第四电磁波34的相位为230°；天线透镜2对第一电磁波31和第五电磁波35的相位补偿再次之，例如补偿相位为30°，即从天线透镜2射出的第一电磁波31和第五电磁波35的相位为230°。天线透镜2在第二方向(X向)上对波束赋形组件1所发射的电磁波进行相位补偿，以使从天线透镜2射出所述电磁波相位相同，进而实现对波束赋形组件1所发射的电磁波在第二方向(X向)上进行赋形，进一步地增加波束的增益，提高天线质量。
可以理解的，以上的相位的具体数据仅仅为了体现相位差别和相位补偿的过程，不作为实际相位的参考依据。
请参阅图2，所述天线透镜2为平面透镜。
具体的，天线透镜2中的“透”是指能够透过电磁波信号。通过对天线透镜2进行结构设计，以使天线透镜2的不同的区域对电磁波信号的相位补偿不同，以达到在第一方向(Y向)上不会影响波束，在第二方向(X向)上对电磁波进行汇聚，以使电磁波在第二方向(X向)上进行波束赋形，进而天线透镜2提高了电磁波的增益。
具体的，设计天线透镜2为平面透镜，相较于凸面透镜，天线模组10在电子设备100内占据的空间小。特别是，当电子设备100为手机等内部空间极其有限的情况下，整体体积小的天线模组10更容易应用于电子设备100内，且可以具有很高的安装灵活性，以避让其他电子器件。
请参阅图5，所述天线透镜2包括至少两层金属层23及设于相邻的两层所述金属层23之间的介质层24。所述金属层23包括阵列排布的多个金属贴片25。设于不同的所述金属层23且相对应的多个金属贴片25相互耦合并形成所述谐振器21。
具体的，多层介质层24与多层金属层23层叠设置，以组合成天线透镜2。介质层24的材质为绝缘材质，以将金属贴片25之间绝缘。进一步地，介质层24的材质为高介电常数且对电磁波损耗低的材质。
举例而言，请参阅图5，所述天线透镜2包括三层金属层23及设于相邻的两层所述金属层23之间的介质层24。其中，每个金属层23包括呈阵列排布的多个金属贴片25，不同的金属贴片25相互间隔。不同金属层23之间的金属贴片25相对，以形成谐振器21结构。换而言之，第一金属层231中的第一金属贴片251、第二金属层232中与第一金属贴片251相对的第二金属贴片252及第三金属层233中与第二金属贴片252相对的第三金属贴片253形成一个谐振器21结构。当电磁波入射谐振器21时，谐振器21产生反射波，该反射波与入射的电磁波相叠加，以使从谐振器21出射的电磁波的相位相对于入射的电磁波的相位产生相位差，即谐振器21对电磁波起到相位补偿的作用。
进一步地，请参阅图5，在垂直于天线透镜2的方向上，不同金属层23的金属贴片25相互正对，以提高不同金属层23之间的金属贴片25的正对面积，以提高谐振器21对电磁波的有效作用面积，提高谐振器21的效率。基于正对的结构，通过增大金属贴片25的面积可以提高谐振器21的谐振频率。
可以理解的，所述金属贴片25的形状包括但不限于矩形环状、圆形环状、圆形、矩形、十字形等。
可以理解的，金属层23的数量还可以为两层、四层、五层等，本申请对于金属层23的数量不做限定，即金属层23的数量可以根据实际需求而具体设定。
再举例而言，金属层23的数量可以为一层。换而言之，天线透镜2包括介质层24及设于介质层24上的金属层23。所述金属贴片25为矩形环状、圆形环状等。每个所述金属贴片25的不同金属单体相绝缘且形成谐振器21。具体的，矩形环状的金属贴片25之间的内环和外环之间形成谐振器21。当然，金属贴片25还可以为内环和外环的两环状，还可以为两个以上的环状形成的多环状。
具体的，请参阅图2，每层金属层23上的多个金属贴片25呈矩阵排布，其中，第一方向(Y向)为行排列方向，第二方向(X向)为列排列方向；或者，第一方向(Y向)为列排列方向，第二方向(X向)为行排列方向。
请参阅图2，沿所述第一方向(Y向)排列的多个所述金属贴片25的结构和尺寸相同。
具体的，通过设置沿所述第一方向(Y向)排列的多个所述金属贴片25的结构和尺寸相同，以使第一方向(Y向)排列的多个谐振器21的谐振频率相同，使得天线透镜2不会在第一方向(Y向)上影响到波束赋形组件1辐射的波束的相位，进而不会影响电磁波在第一方向(Y向)上的增益。
当然，在其他实施方式中，沿所述第一方向(Y向)排列的多个所述金属贴片25的结构和尺寸可以不同，通过调节金属贴片25的结构和尺寸，以使沿所述第一方向(Y向)排列的多个谐振器21的谐振频率相同即可。
请参阅图3，沿所述第二方向(X向)排列的多个金属贴片25的结构相同。沿所述第二方向(X向)排列的多个金属贴片25的尺寸由中间向两侧依次减小。
通过改变沿所述第二方向(X向)排列的多个金属贴片25的尺寸由天线透镜2的中间(中间可以为中轴线L的位置)向两侧依次减小，以使沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率由中间向两侧依次减小，进而使得天线透镜2的中间向两侧区域对电磁波的相位补偿依次减小，实现从天线透镜2射出的电磁波的相位相同，天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波进行赋形，提高电磁波在第二方向(X向)上的增益。此外，设计多个金属贴片25的结构相同，以使天线透镜2的制备工艺相对简单。
当然，在其他实施方式中，沿所述第二方向(X向)排列的多个金属贴片25的结构可以不同，以使沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率由中间向两侧依次减小，以满足天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波进行赋形，提高电磁波在第二方向(X向)上的增益。
可以理解的，相邻的金属贴片25之间的间距相等，以使多个谐振器21分布均匀，进而天线透镜2对电磁波的相位改变更加均匀，利于天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波进行赋形，提高电磁波在第二方向(X向)上的增益。
请参阅图6，所述金属贴片25呈双矩形环状。所述金属贴片25包括矩形内环254和矩形外环255。每个所述金属贴片25中，所述矩形内环254和所述矩形外环255之间的间距相同。
通过设置金属贴片25呈双矩形环状，每个金属贴片25中的矩形内环254与矩形外环255之间相互耦合，不同金属层23中的金属贴片25之间相互耦合，可以提高谐振器21对电磁波的有效的谐振面积，进而提高谐振器21补偿相位的效率。
当然，在其他实施方式中，金属贴片25还可以呈双圆形环状、双十字形环状。
请参阅图6，沿所述第二方向(X向)排列的多个金属贴片25的所述矩形外环255的尺寸、所述矩形内环254的尺寸和所述矩形外环255与所述矩形内环254的之间的间距由中间向两侧逐渐减小。
举例说明，位于天线透镜2的中轴线L上的金属贴片25a的矩形内环的长度和宽度分别为A1和B1，矩形外环的长度和宽度分别为C1和D1。其中，A1和B1可以相等或不等。C1和D1可以相等或不等。矩形内环与矩形外环之间的间距为G1。沿第二方向(X向)上，与上述金属贴片25a相邻的金属贴片25b的矩形内环的长度和宽度分别为A2和B2，矩形外环的长度和宽度分别为C2和D2。矩形内环与矩形外环之间的间距为G2。其中，A2小于A1；B2小于B1；C2小于C1；D2小于D1；G2小于G1。依次类推，所述矩形内环254的尺寸和所述矩形外环255与所述矩形内环254的之间的间距由中间向两侧逐渐减小，以使沿所述第二方向(X向)排列的多个谐振器21的谐振频率由中间向两侧依次减小，以满足天线透镜2在第二方向(X向)上对电磁波进行赋形，提高电磁波在第二方向(X向)上的增益。
请参阅图2，所述波束赋形组件1与所述天线透镜2相对设置。所述波束赋形组件1所辐射的电磁波波束在所述天线透镜2上的扫描区域位于所述天线透镜2内。
具体的，请参阅图5，所述波束赋形组件1上设有线性阵列的毫米波辐射单元11。所述波束赋形组件1上的毫米波辐射单元11沿第一方向(Y向)排列。所述波束赋形组件1呈第一方向(Y向)延伸。换而言之，所述波束赋形组件1为长条形，所述波束赋形组件1在第一方向(Y向)上的长度大于在第二方向(X向)上的长度。
进一步地，请参阅图3，天线透镜2在第一方向(Y向)上的长度大于在第二方向(X向)上的长度。所述波束赋形组件1与所述天线透镜2相对设置。天线透镜2在波束赋形组件1上的正投影覆盖波束赋形组件1，所述波束赋形组件1所辐射的电磁波波束在所述天线透镜2上的扫描区域位于所述天线透镜2内，换而言之，波束赋形组件1辐射的扫描波束皆能够与天线透镜2相互作用，进而使得天线透镜2能够对波束赋形组件1辐射的扫描角度范围内的波束进行赋形，以使波束赋形组件1辐射的波束的增益皆能够增强。
具体的，请参阅图7，所述波束赋形组件1为毫米波相控阵天线。即所述波束赋形组件1辐射的电磁波为毫米波，所述毫米波为波长为1～10毫米的电磁波。
请参阅图7，所述波束赋形组件1包括毫米波芯片12、沿所述第一方向(Y向)排列的多个毫米波辐射单元11及与多个所述毫米波辐射单元11一一电连接的多个移相电路13。所述毫米波芯片12用于产生激发所述毫米波辐射单元11辐射毫米波的激励信号。多个所述毫米波辐射单元11在所述移相电路13的控制下辐射沿所述第一方向(Y向)扫描的毫米波波束。
毫米波芯片12发射激励信号，该激励信号分别进入多个路径以到达不同的毫米波辐射单元11。激励信号在传输路径中会经过移相电路13，以改变不同路径的激励信号的相位，以使达到不同毫米波辐射单元11处的激励信号的相位不同，通过改变相控阵内毫米波辐射单元11处的激励信号的相位可改变波束赋形组件1辐射的毫米波波束最大值指向，进而实现了波束赋形组件1辐射的毫米波波束指向在空间的移动或扫描。
具体的，移相电路13包括移相器及衰减器，其中，移相器用于改变不同毫米波辐射单元11之间的信号相位关系，衰减器用于改变不同毫米波辐射单元11之间的信号的幅度变化。此外，衰减器可以由功率分配/相加网络替换。
本申请实施例通过设置波束赋形组件1及天线透镜2，波束赋形组件1在第一方向(Y向)上对辐射的毫米波进行赋形并控制所述毫米波波沿第一方向(Y向)进行扫描，以在第一方向(Y向)上汇聚毫米波的能量，进而提高毫米波的增益，及毫米波沿第一方向(Y向)进行扫描，可以提高毫米波的空间覆盖率；且天线透镜2中的谐振器21在第二方向(X向)的谐振频率渐变，以使天线透镜2在第二方向(X向)上对毫米波波束的相位补偿渐变，射出天线透镜2的毫米波波束由谐振频率低的区域朝向谐振频率高的区域汇聚，进而在第二方向(X向)上对电磁波进行汇聚，进一步提高天线模组10辐射的扫描波束的增益。
当然，在其他实施方式中，波束赋形组件1辐射的波束还可以是亚毫米波、亚微米波等。
请参阅图8，本申请还提供了一种电子设备100，电子设备100包括壳体20及上述任意一种可能的实施方式所述的天线模组10。所述天线模组10设于所述壳体20内。所述天线透镜2设于所述波束赋形组件1与所述壳体20的内表面之间。
具体的，请参阅图8，天线模组10可以辐射毫米波，在此命名为毫米波天线模组10。毫米波天线模组10具有能够在第一方向(Y向)上汇聚所述毫米波，并形成在第一方向(Y向)上扫描且增益较强的毫米波波束。毫米波天线模组10还能在第二方向(X向)上汇聚所述毫米波波束，以形成进一步增加增益的毫米波扫描波束。当电子设备100为手机时，该毫米波扫描波束应用于手机与基站之间、手机与其他移动终端等的通讯，能够极大地提高数据传输速率。
具体的，请参阅图8，以电子设备100为手机为例进行说明。毫米波天线模组10固定于壳体20内。天线透镜2设于所述波束赋形组件1与所述壳体20的内表面之间，以使波束赋形组件1辐射的毫米波信号经天线透镜2在第二方向(X向)上再次赋形及进一步提高增益之后经过壳体20射出电子设备100。
通过在电子设备100内设置天线模组10，天线模组10设置波束赋形组件1及天线透镜2，波束赋形组件1在第一方向(Y向)上对辐射的毫米波进行赋形并控制所述毫米波波沿第一方向(Y向)进行扫描，以在第一方向(Y向)上汇聚毫米波的能量，进而提高毫米波的增益，及毫米波沿第一方向(Y向)进行扫描，可以提高毫米波的空间覆盖率；且天线透镜2中的谐振器21在第二方向(X向)的谐振频率渐变，以使天线透镜2在第二方向(X向)上对毫米波波束的相位补偿渐变，射出天线透镜2的毫米波波束由谐振频率低的区域朝向谐振频率高的区域汇聚，进而在第二方向(X向)上对电磁波进行汇聚，进一步提高天线模组10辐射的扫描波束的增益，提高电子设备100的通讯性能。
进一步地，请参阅图8，天线透镜2可以固定于壳体20上，且天线透镜2设置金属贴片25的表面与所述壳体20的内表面相对。
进一步地，请参阅图8，波束赋形组件1可以固定于壳体20上且与天线透镜2相对。可以理解的，波束赋形组件1还可以固定于电路板等电子设备100内的电子元件上。
可以理解的，本申请对于天线透镜2与波束赋形组件1之间的间距不做具体的限定。根据实际需要可适当调节天线透镜2与波束赋形组件1之间的间距。
所述天线模组10的数量为至少两个。所述壳体20具有中框201。所述中框201具有相对设置的两个侧边框202、203，所述侧边框202、203沿所述电子设备100的长度方向延伸，至少两个所述天线模组10固定于所述两个侧边框202、203上。
举例而言，请参阅图8，毫米波天线模组10的数量为两个，两个毫米波天线模组10分别位于中框201上的两个相对的侧边框202、203。其中，以手机的显示屏所在面为正面，电池盖所在面为背面，中框201为包围手机的四个侧面的壳体20部分。两个相对的侧边框202、203沿着手机的长度方向延伸，所以两个毫米波天线模组10可以远离摄像头、指纹识别、人脸识别等模组，以减少其他电子器件对毫米波天线模组10的信号干扰。两个毫米波天线模组10分别位于中框201上的两个相对的侧边框202、203，可以实现两个毫米波天线模组10在手机的相背的两侧收发沿第一方向(Y向)(手机的长度方向)扫描的毫米波波束，从而实现手机上的毫米波天线模组10实现全方位的波束扫描，提高手机的通讯性能。
进一步地,请参阅图8，两个毫米波天线模组10可以对称位于中框201上的两个相对的侧边框202、203。在其他实施方式中，毫米波天线模组10的数量可以为多个，毫米波天线模组10还可以设置在电池盖、显示屏等位置。
以上所述是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种天线模组，其特征在于，包括：
波束赋形组件，所述波束赋形组件用于辐射沿第一方向扫描的电磁波波束；及
天线透镜，所述天线透镜包括呈阵列排布的多个谐振器，多个所述谐振器位于所述电磁波波束的扫描区域，多个沿第二方向排列的谐振器的谐振频率渐变，所述第二方向垂直于所述第一方向，沿所述第二方向排列的多个谐振器对所述电磁波波束的相位的改变量不同，以使所述天线透镜在所述第二方向上汇聚所述电磁波波束。
2.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，沿所述第二方向排列的多个谐振器的谐振频率由中间向两侧依次减小，以对所述电磁波波束的相位的改变量由中间向两侧依次减小。
3.如权利要求2所述的天线模组，其特征在于，沿所述第二方向排列的多个谐振器包括第一谐振器及关于所述第一谐振器对称分布的多个第二谐振器，所述第一谐振器的谐振频率大于多个所述第二谐振器的谐振频率，关于所述第一谐振器对称的两个所述第二谐振器的谐振频率相同。
4.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，多个沿所述第一方向排列的谐振器的谐振频率相同。
5.如权利要求1～4任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述天线透镜为平面透镜。
6.如权利要求5所述的天线模组，其特征在于，所述天线透镜包括至少两层金属层及设于相邻的两层所述金属层之间的介质层，所述金属层包括阵列排布的多个金属贴片，设于不同的所述金属层且相对应的多个金属贴片相互耦合并形成所述谐振器。
7.如权利要求6所述的天线模组，其特征在于，沿所述第一方向排列的多个所述金属贴片的结构和尺寸相同。
8.如权利要求6所述的天线模组，其特征在于，沿所述第二方向排列的多个金属贴片的结构相同，且沿所述第二方向排列的多个金属贴片的尺寸由中间向两侧依次减小。
9.如权利要求6所述的天线模组，其特征在于，所述金属贴片呈双矩形环状，所述金属贴片包括矩形内环和矩形外环，每个所述金属贴片中，所述矩形内环和所述矩形外环之间的间距相同。
10.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，沿所述第二方向排列的多个金属贴片的所述矩形外环的尺寸、所述矩形内环的尺寸和所述矩形外环与所述矩形内环的之间的间距由中间向两侧逐渐减小。
11.如权利要求1～4任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述波束赋形组件与所述天线透镜相对设置，所述波束赋形组件所辐射的电磁波波束在所述天线透镜上的扫描区域位于所述天线透镜内。
12.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，所述波束赋形组件包括毫米波相控阵天线。
13.如权利要求12所述的天线模组，其特征在于，所述毫米波相控阵天线包括毫米波芯片、沿所述第一方向排列的多个毫米波辐射单元及与多个所述毫米波辐射单元一一电连接的多个移相电路，所述毫米波芯片用于激发所述毫米波辐射单元辐射毫米波，多个所述毫米波辐射单元在所述移相电路的控制下辐射沿所述第一方向扫描的毫米波波束。
14.一种电子设备，其特征在于，包括壳体及权利要求1～13任意一项所述的天线模组，所述天线模组位于所述壳体内，且所述天线模组固定连接所述壳体，所述天线透镜设于所述波束赋形组件与所述壳体的内表面之间。
15.如权利要求14所述的电子设备，其特征在于，所述天线模组的数量为至少两个，所述壳体具有中框，所述中框具有相对设置的两个侧边框，所述侧边框沿所述第一方向延伸，至少两个所述天线模组的天线透镜固定于所述两个侧边框上。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517560A (zh) * 2021-03-25 2021-10-19 西安电子科技大学 一种宽角扫描的毫米波阵列天线
WO2023221146A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 北京小米移动软件有限公司 移相单元、天线模组以及移动终端
WO2024001473A1 (zh) * 2022-06-27 2024-01-04 荣耀终端有限公司 一种电子设备及天线结构

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090160718A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Ta-Jen Yen Plane focus antenna
US20100066639A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Planar gradient-index artificial dielectric lens and method for manufacture
CN102751585A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 深圳光启高等理工研究院 电磁波透镜、波束扫描装置及方法
US20120280872A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Werner Douglas H Anisotropic metamaterial gain-enhancing lens for antenna applications
WO2012155471A1 (zh) * 2011-05-18 2012-11-22 深圳光启高等理工研究院 基于超材料的天线和超材料面板的工作波长的生成方法
CN103594789A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 深圳光启创新技术有限公司 超材料板、透镜天线系统及电磁波透射调节方法
US20140085693A1 (en) * 2012-09-26 2014-03-27 Northeastern University Metasurface nanoantennas for light processing
CN105720377A (zh) * 2016-01-27 2016-06-29 西安电子科技大学 一种新型多极化透射阵天线
CN106935946A (zh) * 2017-03-13 2017-07-07 电子科技大学 一种基于超材料的可调谐太赫兹滤波器
CN107645070A (zh) * 2017-07-31 2018-01-30 东南大学 基于一维微波平面透镜和双渐变槽天线线阵的多波束天线
CN109346843A (zh) * 2018-10-31 2019-02-15 南京邮电大学 一种基于抛物线相位分布的空间一维扫描透镜天线及其波束扫描方法
CN109687164A (zh) * 2018-11-29 2019-04-26 西安工业大学 反透射一体化多功能平面空馈阵列天线、无线通信系统
CN109698408A (zh) * 2018-12-28 2019-04-30 浙江大学 二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090160718A1 (en) * 2007-12-21 2009-06-25 Ta-Jen Yen Plane focus antenna
US20100066639A1 (en) * 2008-09-12 2010-03-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Planar gradient-index artificial dielectric lens and method for manufacture
CN102751585A (zh) * 2011-04-20 2012-10-24 深圳光启高等理工研究院 电磁波透镜、波束扫描装置及方法
US20120280872A1 (en) * 2011-05-04 2012-11-08 Werner Douglas H Anisotropic metamaterial gain-enhancing lens for antenna applications
WO2012155471A1 (zh) * 2011-05-18 2012-11-22 深圳光启高等理工研究院 基于超材料的天线和超材料面板的工作波长的生成方法
US20140085693A1 (en) * 2012-09-26 2014-03-27 Northeastern University Metasurface nanoantennas for light processing
CN103594789A (zh) * 2013-11-08 2014-02-19 深圳光启创新技术有限公司 超材料板、透镜天线系统及电磁波透射调节方法
CN105720377A (zh) * 2016-01-27 2016-06-29 西安电子科技大学 一种新型多极化透射阵天线
CN106935946A (zh) * 2017-03-13 2017-07-07 电子科技大学 一种基于超材料的可调谐太赫兹滤波器
CN107645070A (zh) * 2017-07-31 2018-01-30 东南大学 基于一维微波平面透镜和双渐变槽天线线阵的多波束天线
CN109346843A (zh) * 2018-10-31 2019-02-15 南京邮电大学 一种基于抛物线相位分布的空间一维扫描透镜天线及其波束扫描方法
CN109687164A (zh) * 2018-11-29 2019-04-26 西安工业大学 反透射一体化多功能平面空馈阵列天线、无线通信系统
CN109698408A (zh) * 2018-12-28 2019-04-30 浙江大学 二维扫描变容管有源超表面电磁透镜天线

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAN YANG 等: "Beam-scanning antennas based on metamaterial planar lens antennas", 《PROCEEDINGS OF THE 5TH EUROPEAN CONFERENCE ON ANTENNAS AND PROPAGATION (EUCAP)》 *
范迪;沈文辉;: "基于环形缝隙介质谐振器的OAM天线", 电子测量技术, no. 18 *
陈春红;叶海荣;孙国俊;: "毫米波Rotman透镜天线设计", 电子工程师, no. 11 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113517560A (zh) * 2021-03-25 2021-10-19 西安电子科技大学 一种宽角扫描的毫米波阵列天线
WO2023221146A1 (zh) * 2022-05-20 2023-11-23 北京小米移动软件有限公司 移相单元、天线模组以及移动终端
WO2024001473A1 (zh) * 2022-06-27 2024-01-04 荣耀终端有限公司 一种电子设备及天线结构

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