CN112072289B - 一种天线模块 - Google Patents

Abstract

本发明天线模块的辐射单元和承载辐射单元的基板都采用介质材料，承载的介质基板与辐射单元一体成型，其一个介质基板上可以一起成型多个辐射单元，有效的减少加工成本；其中辐射单元的顶面采用选择性电镀及LDS加工有辐射片，省去了单个辐射单元的引向片，减少耗材；再者，正45°直连馈电结构的馈电线和负45°直连馈电结构的馈电线分别置于腔体侧壁的内外侧能有效的防止频道污染。

Description

一种天线模块

技术领域

本发明涉及通信天线技术领域，具体涉及一种天线模块。

背景技术

近几十年来，通信技术飞速发展、日新月异。目前，随着4G技术的成熟与广泛商用，物联网和移动互联网业务的不断创新反正，移动通信正朝着5G的发展阶段大步迈进。5G技术致力于应对2020后多样化、差异化业务的巨大挑战，满足超高速率、超低时延、高速移动、高能效和超高流量与连接数密度等多维能力指标，目前已经成为下一代移动网络的演进目标。

Marconi在很早就一处了多输入多输出(MIMO)技术，对提升空间天线资源利用率，提升无线通信系统通道容量具有重要现实意义。MIMO技术已经广泛应用在3G、4G系统之中，但是，随着信息化时代的快速发展，常规的MIMO技术已经不再满足日益增长的通信需求，为了满足对系统容量和效率的更高要求，MIMO技术在面向5G的技术演进过程中还需要进行不断的改进和发展。

5G大规模MIMO天线是需要在天线列阵上布置大量的天线，首先从基本的物理材料和重量上就需要不断的更新，如何减少耗材，减轻产品的重量是最直接的问题，也是制造厂商关注的问题之一；另外，大量的天线集中在一起，频道污染成了大规模MIMO技术设计者所要突破的难点之一。

发明内容

鉴于此，有必要设计一种新的天线模块，用以解决现有技术中天线耗材多，重量大以及频道污染的问题。

为了解决上述问题，本发明天线模块，由若干个子阵单元连接而成，每个子阵单元均包括一个介质基板和设置在介质基板上的至少一个辐射单元与功分器，所述辐射单元至少包括凸出于所述介质基板上表面且底部镂空的腔体和设置在该腔体上的辐射片，所述腔体包括与介质基板垂直的侧壁和覆盖在侧壁上方与介质基板平行的顶壁，定义腔体内的侧壁面为内侧面，定义腔体内的顶壁面为内顶面；定义腔体外的侧壁面为外侧面，定义腔体外的顶壁面为外顶面，其中，所述辐射片设置在所述腔体的外顶面上，所述辐射片通过馈电结构与功分器连接，其中，所述馈电结构包括正45°直连馈电结构和负45°直连馈电结构，所述正45°直连馈电结构设置在腔体的内侧面上并延伸出内侧面穿过顶壁与所述辐射片电性连接；所述负 45°直连馈电结构设置在腔体的外侧面上并延伸出外侧面与所述辐射片电性连接。

优先地，馈电结构包括贯穿所述腔体的顶壁且金属化的第一导电孔和贯穿所述介质基板且金属化的第二导电孔，所述第一导电孔与辐射片电性连接，所述第二导电孔与功分器电性连接。

优先地，第一导电孔设有两个且分开位于所述顶壁上，所述正45°直连馈电结构还包括连接两个所述第一导电孔的第一馈电线，该第一馈电线的长度为工作频率波长的一半，该第一馈电线采用选择性电镀及LDS加工而成。

优先地，负45°直连馈电结构还包括与所述第二导电孔连接的第二主线路、由该第二主线路延伸与所述辐射片连接的第一馈电支路、与该第一馈电支路相对设置第二馈电支路，以及连接所述第二主线路与第二馈电支路的第二馈电线，该第二馈电线的长度为工作频率波长的一半，该第二馈电线采用选择性电镀及LDS加工而成。

优先地，第一馈电支路和第二馈电支路两点连线的方向与两个第一导电孔两点连线的方向交叉垂直。

优先地，腔体的侧壁呈多边形结构，相邻所述侧壁连接处设有与腔体表面垂直的加强柱。

优先地，若干个所述辐射单元组成一个子阵单元，该等辐射单元一体成型在介质基板上。

优先地，功分器采用选择性电镀及LDS加工成型在介质基板上。

优先地，相邻的所述子阵单元之间通过一个或多个连接桥固连形成天线模块阵列。

优先地，介质基板两侧设有与介质基板板面垂直的竖直加强板。

与现有技术相比，本发明天线模块的辐射单元和承载辐射单元的基板都采用介质材料，承载的介质基板与辐射单元一体成型，其一个介质基板上可以一起成型多个辐射单元，有效的减少加工成本；其中辐射单元的顶面采用选择性电镀及LDS加工有辐射片，省去了单个辐射单元的引向片，减少耗材；再者，正45°直连馈电结构的馈电线和负45°直连馈电结构的馈电线分别置于腔体侧壁的内外侧能有效的防止频道污染。

附图说明

图1是本发明实施方式第一方向的立体示意图；

图2是本发明实施方式另一方向的立体示意图。

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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

请参照图1、图2所示，本发明天线模块(未图示)，主要材质为介质材料，通过择性电镀及LDS加工在介质载体上形成相关的电气组件以带到加工工艺简单，起到制造成本低的效果。本发明天线模块由若干个子阵单元连接而成，每个子阵单元均包括一个介质基板10和设置在介质基板10 上的至少一个辐射单元20与功分器(未图示)。若干个子阵单元按照规律排列组合成天线模块。

请参照图1、图2所示，辐射单元20至少包括凸出于介质基板10上表面且底部镂空的腔体21，该腔体21包括与介质基板10垂直的侧壁211和覆盖在侧壁211上方与介质基板10平行的顶壁210，顶壁210和侧壁211 共同围成一个腔体21，腔体21的侧壁211可以设置呈多边形结构或者是圆柱形结构。当腔体21的侧壁211设置成多边形结构时，相邻所述侧壁211连接处设有与腔体21表面垂直的加强柱(未图示)；当腔体21的侧壁211 设置成圆柱形时，腔体21的侧壁211上规律的设置加强柱。

请参照图1、图2所示，定义腔体21内的侧壁211面为内侧面2111，定义腔体21内的顶壁210面为内顶面2101；定义腔体21外的侧壁211面为外侧面2110，定义腔体21外的顶壁210面为外顶面2100。其中，腔体21 的外顶面2100上设置辐射片22，辐射片22通过馈电结构(未标识)与功分器连接。辐射片22采用选择性电镀及LDS在腔体21的外顶面2100加工而成。

请参照图1、图2所示，其中，馈电结构包括正45°直连馈电结构23 和负45°直连馈电结构24，所述正45°直连馈电结构23设置在腔体21的内侧面2111上并延伸出内侧面2111穿过顶壁210与所述辐射片22电性连接；负45°直连馈电结构24设置在腔体21的外侧面2110上并延伸出外侧面2110与所述辐射片22电性连接。

请参照图1、图2所示，上述正45°直连馈电结构23包括贯穿腔体21 的顶壁210且金属化的第一导电孔233，本实施例中，第一导电孔233设置有两个分别位于顶壁210两个相对的角处作为辐射片22上正45°极的馈源。正45°直连馈电结构23还包括第一馈电线236，该第一馈电线236刻蚀在腔体的内侧壁211上用以连接两个第一导电孔233。正45°直连馈电结构23还包括与功分器连接的第一主线路235，该第一主线路235与其中一个第一导电孔233连接。第一馈电线236的长度为工作频率波长的一半。

请参照图1、图2所示，上述负45°直连馈电结构24包括贯穿所述介质基板10且金属化的第二导电孔243，所述第二导电孔243与功分器电性连接。负45°直连馈电结构还包括与第二导电孔243连接的第二主线路245、由该第二主线路245延伸与辐射片连接的第一馈电支路241、与该第一馈电支路241相对设置第二馈电支路242，以及连接所述第二主线路245与第二馈电支路242的第二馈电线244，该第二馈电线244的长度为工作频率波长的一半。

请参照图1、图2所示，其中，第一馈电支路241和第二馈电支路242 两点连线的方向与两个第一导电孔233两点连线的方向交叉垂直，可以理解为，该两个馈电结构所给辐射片22上的能量是在正45°和负45°两个极化方向。第一馈电线236和第二馈电线244采用选择性电镀及LDS分别在腔体21的内侧壁211和外侧壁211上加工而成，其加工工艺简单。

由于给辐射单元20输入的能量为交流电，在辐射片22正45°方向上，正45°直连馈电结构23给辐射片22输入能量，该能量一部分由第一主线路235经过第一导电孔233直接馈入辐射片22的一端，另一部分能量经过第一馈电线236传输到另一个第一导电孔233馈入给辐射片22，由于第一馈电线236的长度为工作频率波长的一半，这样就保证辐射片22上两个第一导电孔233之间的电流方向始终朝一个方向流动。同理，辐射片22负45°方向上，负45°直连馈电结构24给辐射片22输入能量，该能量一部分由第二主线路245经过第一馈电支路241直接馈入辐射片22的一端，另一部分能量经过第二馈电线244传输到第二馈电支路242馈入给辐射片22，由于第二馈电线244的长度为工作频率波长的一半，这样就保证辐射片22上第一馈电支路241和第二馈电支路242之间的电流方向始终朝一个方向流动。

若干个辐射单元20组成一个子阵单元，一个子阵单元上的辐射单元20 最佳设计为偶数个。腔体21作为该等辐射单元20的介质载体一起成型置于介质基板10上，也就是说若干个腔体21与介质基板10同时成型，其加工工艺的一致性高，保证每个辐射单元20具有相同的精度，提高辐射单元20 的一致性。其中，介质基板10两侧设有与介质基板10板面垂直的竖直加强板，改善频道污染的问题。若干个子阵单元组成天线模块，相邻的所述子阵单元之间通过一个或多个连接桥固连。随着产品的小型化，若干个子阵单元也可以一体成型为天线模块，这样更加节约加工成本。当若干个子阵单元一体成型为天线模块时，介质基板10两侧设有与介质基板10板面垂直的竖直加强板放置介质基板10变形。定义该介质基板10凸伸腔体21的一面为上表面，与之相对的一面为下表面，功分器采用选择性电镀及LDS加工成型在介质基板10的下表面上。功分器一端与信号输出输入端连接，功分出来的另一端与辐射单元20连接，传输信号。

由上述可知，本发明天线模块的辐射单元20和承载辐射单元20的基板都采用介质材料，承载的介质基板10与辐射单元20一体成型，其一个介质基板10上可以一起成型多个辐射单元20，有效的减少加工成本；其中辐射单元20的顶面采用选择性电镀及LDS加工有辐射片22，省去了单个辐射单元20的引向片，减少耗材；再者，正45°直连馈电结构23的馈电线和负45°直连馈电结构24的馈电线分别置于腔体21侧壁211的内外侧能有效的防止频道污染。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天线模块，由若干个子阵单元连接而成，每个子阵单元均包括一个介质基板和设置在介质基板上的辐射单元与功分器，

所述辐射单元至少包括凸出于所述介质基板上表面且底部镂空的腔体和设置在该腔体上的辐射片，

所述腔体包括与介质基板垂直的侧壁和覆盖在侧壁上方与介质基板平行的顶壁，

定义腔体内的侧壁面为内侧面，定义腔体内的顶壁面为内顶面；定义腔体外的侧壁面为外侧面，定义腔体外的顶壁面为外顶面，

其特征在于：

所述辐射片设置在所述腔体的外顶面上，所述辐射片通过馈电结构与功分器连接，其中，所述馈电结构包括正45°直连馈电结构和负45°直连馈电结构，所述正45°直连馈电结构设置在腔体的内侧面上并延伸出内侧面穿过顶壁与所述辐射片电性连接；所述负45°直连馈电结构设置在腔体的外侧面上并延伸出外侧面与所述辐射片电性连接。

2.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：所述馈电结构包括贯穿所述腔体的顶壁且金属化的第一导电孔和贯穿所述介质基板且金属化的第二导电孔，所述第一导电孔与辐射片电性连接，所述第二导电孔与功分器电性连接。

3.根据权利要求2所述的天线模块，其特征在于：所述第一导电孔设有两个且分开位于所述顶壁上，所述正45°直连馈电结构还包括连接两个所述第一导电孔的第一馈电线，该第一馈电线的长度为工作频率波长的一半，该第一馈电线采用选择性电镀及LDS加工而成。

4.根据权利要求3所述的天线模块，其特征在于：所述负45°直连馈电结构还包括与所述第二导电孔连接的第二主线路、由该第二主线路延伸与所述辐射片连接的第一馈电支路、与该第一馈电支路相对设置第二馈电支路，以及连接所述第二主线路与第二馈电支路的第二馈电线，该第二馈电线的长度为工作频率波长的一半，该第二馈电线采用选择性电镀及LDS加工而成。

5.根据权利要求4所述的天线模块，其特征在于：所述第一馈电支路和第二馈电支路两点连线的方向与两个第一导电孔两点连线的方向交叉垂直。

6.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：所述腔体的侧壁呈多边形结构，相邻所述侧壁连接处设有与腔体表面垂直的加强柱。

7.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：若干个所述辐射单元组成一个子阵单元，若干个所述辐射单元一体成型在介质基板上。

8.根据权利要求6所述的天线模块，其特征在于：所述功分器采用选择性电镀及LDS加工成型在介质基板上。

9.根据权利要求6所述的天线模块，其特征在于：相邻的所述子阵单元之间通过一个或多个连接桥固连形成天线模块阵列。

10.根据权利要求1所述的天线模块，其特征在于：所述介质基板两侧设有与介质基板板面垂直的竖直加强板。

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