CN112397898A - 天线阵列组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种天线阵列组件及电子设备，天线阵列组件包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元，在任意相邻的两个所述天线单元中，分别属于两个所述天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ‑0.25λ，其中，λ为所述天线阵列组件所辐射电磁波的波长。本申请提供了一种减小尺寸及扩宽工作频段的天线阵列组件及具有该天线阵列组件的电子设备。

Description

天线阵列组件及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种天线阵列组件及电子设备。

背景技术

随着电子设备的小型化、轻薄化的发展趋势，电子设备内的天线阵列组件也朝着小型化、宽频段等方向发展，如何减小天线阵列组件的尺寸及扩宽天线阵列组件的工作频段成为需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种减小尺寸及扩宽工作频段的天线阵列组件及具有该天线阵列组件的电子设备。

第一方面，本申请实施例提供了一种天线阵列组件，包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元，在任意相邻的两个所述天线单元中，分别属于两个所述天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，其中，λ为所述天线阵列组件所辐射电磁波的波长。

第二方面，本申请实施例提供了一种天线阵列组件，包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元，所述天线单元包括辐射体及接地板，至少两个相邻的所述天线单元的辐射体之间形成耦合电容并产生容抗，所述接地板与所述辐射体之间形成耦合电感并产生感抗，所述耦合电容的容抗抵消至少部分的所述耦合电感的感抗。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括所述的天线阵列组件。

本申请通过设计相邻两个天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，以使相邻的两个天线单元之间形成电容耦合，并利用天线单元间的电容耦合，以抵消接地板对辐射体的感抗影响，改善了辐射体的阻抗匹配特性，展宽了天线单元的工作带宽，还实现了天线单元的小型化，轻量化。

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是图1提供的电子设备的分解结构示意图；

图3是图2提供的电子设备中天线模组的剖面示意图；

图4是图2提供的电子设备中天线阵列组件设于边框的剖面示意图；

图5是图2提供的电子设备中天线阵列组件的结构示意图；

图6是图2提供的电子设备中天线阵列组件设于边框的结构示意图；

图7是图5提供天线阵列组件中一种天线单元的结构示意图；

图8是图7沿A-A线的剖面图；

图9是图6中第一天线单元的结构示意图；

图10是图6提供第一种天线阵列组件的俯视图；

图11为2.8mm*2.8mm强耦合天线单元与独立天线单元的反射系数对比曲线；

图12是本申请实施例提供的强耦合天线单元的等效电路图；

图13是图10提供的第一天线单元与第二天线单元的俯视图；

图14是图13提供的第一种天线单元的剖面结构示意图；

图15是图13提供的第二种天线单元的剖面结构示意图；

图16是图13提供的第三种天线单元的剖面结构示意图；

图17是图13提供的第四种天线单元的剖面结构示意图；

图18是图6提供第二种天线阵列组件的俯视图；

图19是图18提供天线阵列组件的局部剖面图；

图20是本申请实施例提供第三种天线阵列组件的俯视图；

图21是本申请实施例提供第四种天线阵列组件的俯视图。

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为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备1000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、耳机、手表、可穿戴设备、基站、车载雷达、客户前置设备(Customer Premise Equipment，CPE)等能够收发电磁波信号的设备。以电子设备1000为手机为例，为了便于描述，以电子设备1000处于第一视角为参照进行定义，电子设备1000的宽度方向定义为X向，电子设备1000的长度方向定义为Y向，电子设备1000的厚度方向定义为Z向。箭头所指示的方向为正向。

请参阅图2，电子设备1000包括天线模组100。天线模组100用于收发射频信号，以实现电子设备1000的通讯功能。天线模组100的至少部分器件设于电子设备1000的主板200上。可以理解的，电子设备1000还包括显示屏300、电池400、壳体500、摄像头、麦克风、受话器、扬声器、人脸识别模组、指纹识别模组等等能够实现手机的基本功能的器件，在本实施例中不再赘述。

请参阅图3，天线模组100包括天线阵列组件10及射频收发芯片20。

可选的，射频收发芯片20设于主板200上，射频收发芯片20用于产生天线模组100的信号源、对接收或发射的信号进行处理。天线阵列组件10用于调节天线单元的相位、发射或接收信号。

可选的，天线阵列组件10及射频收发芯片20可以分开设置，例如，天线阵列组件10设于电子设备1000的外壳(或电子设备1000的主板200上的支架等)，射频收发芯片20设于电子设备1000的主板200上，再将天线阵列组件10的馈电端口30(请参阅图3)与射频收发芯片20的射频端口进行直接焊接、通过同轴线电连接、通过导电弹片进行弹性抵接、通过导电卡扣扣接等，此方式可使天线阵列组件10与电子设备1000上的其他结构相结合，提高天线阵列组件10的安装位置的灵活性及节省空间。当然，在其他实施方式中，天线模组100可以为独立成型的模组，即天线阵列组件10与射频收发芯片20封装为一个模组。在安装过程中，将模组化的天线模组100安装于电子设备1000内即可，提高安装效率。

天线模组100用于收发预设频段的电磁波信号。预设频段至少包括sub-6G频段、毫米波频段、亚毫米波频段、太赫兹波频段等中的一者。当然，本实施例提供的预设频段还可以包括2G(第二代移动通信技术)、3G(第三代移动通信技术)、4G(第四代移动通信技术)频段等中的至少一者。当然，本实施例提供的预设频段还可以包括调频(FrequencyModulation，FM)收发、蓝牙、Wi-Fi、GPS等应用的频段。

本实施例以预设频段为毫米波频段为例进行说明，后续不再赘述。相应地，天线模组100为毫米波天线模组，后续不再赘述。

本申请对于天线阵列组件10在电子设备1000中的位置不做具体的限定，包括不限于以下的实施方式。

请参阅图2，电子设备1000的壳体500包括边框501及后盖502。边框501与设于边框501内的铝制板材、注塑基材形成中框503。显示屏300与后盖502分别盖合连接于边框501的相背两侧。换言之，显示屏300与后盖502也盖合连接于中框503的相背两侧。显示屏300、边框501及后盖502可形成收容空间。具体的，显示屏300、中框503及后盖502在盖合后在中框503的相对两侧皆形成用于收容电子器件的收容空间。本实施例中，边框501与其内部的铝制板材、注塑基板为一体结构，边框501与后盖502为分体式结构。当然，在其他实施方式中，边框501与其内部的铝制板材、注塑基板为分体结构，边框501与后盖502为一体式结构。

本实施例中，天线阵列组件10与边框501结合，以节省天线阵列组件10在电子设备1000内占据的空间，天线阵列组件10直接朝向外部环境发射电磁波信号和接收外界环境中的电磁波信号，以减小电磁波信号的传输损耗，提高天线阵列组件10收发电磁波信号的效率。

在一种可能的实施例中，请参阅图4，边框501设有开孔504。天线阵列组件10至少部分设于开孔504内。具体的，天线阵列组件10嵌设于开孔504内。天线阵列组件10的辐射面朝向边框501外，以收发外部基站的毫米波信号。天线阵列组件10的辐射面暴露于边框501的外表面，天线阵列组件10的其他结构可与边框501封装在一起，以使天线阵列组件10于边框501装配形成整体。天线阵列组件10朝向边框501外的表面与边框501的外表面齐平，以使边框501的整体表面为光滑且平整度高的表面。本实施例中，射频收发芯片20设于主板200上，天线阵列组件10的馈源电连接射频收发芯片20。

在其他实施例中，天线阵列组件10朝向边框501的内表面设置，例如，边框501的内表面为曲面，天线阵列组件10朝向边框501的内表面设置。天线阵列组件10贴合与边框501的内表面或与边框501的内表面保留较小的间隙。天线阵列组件10可呈曲面结构，以有效地利用边框501的内表面所形成的曲面异形空间，减少天线阵列组件10所占据的空间，提高电子设备1000内的空间利用率。

在其他实施例中，天线阵列组件10设于收容空间内。具体的，天线阵列组件10可设于主板200上设于其他承载支架上。

在其他实施例中，天线阵列组件10还可以嵌设于后盖502、贴设于后盖502的内表面或天线阵列组件10的部分结构与后盖502相结合。

本申请以下实施例以天线阵列组件10嵌设于电子设备1000的边框501上进行举例说明，后续不再赘述。

本申请对于电子设备1000内天线阵列组件10的数量不做具体的说明，天线阵列组件10的数量可以为多个。多个天线阵列组件10可收发相同或不同频段的电磁波信号。本申请以一个天线阵列组件10为例进行说明。

请参阅图5，天线阵列组件10包括多个天线单元1。天线单元1也可称为阵元。多个天线单元1可间隔设置或相连设置。本申请实施例中，多个天线单元1相连设置。多个天线单元1位于同一个平面或曲面上。每个天线单元1的结构、大小可相同或不同。本申请实施例中，天线单元1的结构、大小皆相同。天线单元1包括但不限于为波导喇叭天线、偶极子天线、贴片天线等。

多个天线单元1呈一维线性排列或二维阵列排布。二维阵列分布可以为多行多列的矩阵分布，还可以为三角形矩阵分布，以使天线波束在方位和仰角两个方向上皆可以进行相控扫描。

在一实施例中，请参阅图6，多个天线单元1呈一维线性排列。由于电子设备1000的边框501呈长条形框，多个天线单元1呈线性排列，天线阵列组件10呈长条形，以使天线阵列组件10在形态上能够适应边框501的位置形态，以便于天线阵列组件10能够更好地集成在边框501上。

举例而言，天线阵列组件10包括沿1*6排列的天线单元1。天线阵列组件10集成于电子设备1000的边框501的左侧部分(以图4为参考)。换言之，6个天线单元1沿第一方向排列。第一方向为Y轴正向方向。

请参阅图6，为了便于对6个天线单元1进行描述，定义6个天线单元1分别为第三天线单元13、第五天线单元15、第一天线单元11、第二天线单元12、第六天线单元16及第四天线单元14。其中，每个天线单元1的结构相同或不同。

请参阅图7，天线单元1包括辐射体2。辐射体2为天线模组100将信号发射至空中或接收空中的信号的端口。辐射体2的材质为导电材质，具体的材质包括但不限于金属、透明导电氧化物(例如氧化铟锡ITO)、碳纳米管、石墨烯等等。本实施例中，辐射体2的材质为金属材质，例如，银、铜等。

辐射体2的形式包括但不限于为金属微带线、金属贴片等等。根据天线单元1的种类，辐射体2的形式包括但不限于贴片形式的辐射体2、偶极子形式的辐射体2。

请参阅图7，天线单元1还包括介质板3。介质板3用于承载辐射体2。介质板3的材质为具有较低的损耗和较好的介电常数稳定性的材质。介质板3的材质包括但不限于聚酰亚胺(IP)、液晶聚合物(LCP)、改性聚酰亚胺(MIP)等。成膜的介质板3具有柔性、轻薄化等特点。换言之，介质板3具有柔性，以使天线阵列组件10具有柔性，便于天线阵列组件10贴合于曲面或异形面。

当天线阵列组件10安装于边框501上时，介质板3的长度方向为Y轴方向，定义介质板3的宽度方向为Z轴方向，及介质板3的厚度方向为X轴方向。

请参阅图8，介质板3包括沿X轴方向相背设置的第一面31和第二面32。

可选的，多个辐射体2设于第一面31。第二面32朝向射频收发芯片2020。

辐射体2在介质板3的第一面31上的具体成型方式包括但不限于激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring，LDS)、激光重构印刷(Laser Restructured Print，LRP)等。当然，在其他实施方式中，辐射体2还可以部分凸设于第一面31且部分嵌设于介质板3内；或者，辐射体2完全嵌设于第一面31与第二面32之间；或者，辐射体2的部分凸设于第二面32及部分嵌设于介质板3内；或者，辐射体2完全凸设于第二面32等。

进一步地，请参阅图8，天线单元1还包括接地板4，接地板4与介质板3的第二面32相对设置，该接地板4为天线的参考地。

请参阅图8，天线单元1还包括馈源5及馈电柱6。馈源5设于接地板4背离介质板3的一侧。接地板4上设有通孔，馈电柱6的一端电连接辐射体2，馈电柱6的另一端经接地板4的通孔穿过接地板4，并电连接馈源5。可以理解的，接地板4为金属材质，例如金属铜、金属银等。馈电柱6和馈源5皆为导电材质，例如金属铜、金属银等。进一步地，馈电柱6沿介质板3的厚度方向(X轴方向)延伸。

在一实施例中，天线单元1为偶极子天线，辐射体2为偶极子辐射体2，以增加天线单元1的工作带宽。在其他实施方式中，天线单元1还可以为贴片天线、微带天线等。

对于第一天线单元11而言，请参阅图9，第一天线单元11包括第一辐射体21。第一辐射体21包括对称且间隔设置的第一辐射臂211和第二辐射臂212，其中，第一辐射臂211与第二辐射臂212关于第一对称轴L1对称。本实施例中，第一对称轴L1沿第二方向延伸，其中，第二方向为在第一辐射体21所在平面内的与第一方向垂直的方向。具体的，第一方向为Y轴正向，第二方向为Z轴正向。第一辐射体21所在的平面为Y-Z平面。

在其他实施例中，第一对称轴L1可沿第一方向延伸。

可以理解的，第一辐射臂211与第二辐射臂212的形状、大小相同。进一步地，对于每个辐射臂而言，辐射臂为关于第二对称轴L2对称的轴对称图形。第二对称轴L2的延伸方向为第二方向。第一对称轴L1与第二对称轴L2的交点为第一辐射体21的几何中心。可以理解的，第一天线单元11的几何中心与第一辐射体21的几何中心重合。

馈电柱6的数量为多个。多个馈电柱6包括第一馈电柱61和第二馈电柱62，其中，第一馈电柱61与第二馈电柱62间隔设置。进一步地，第一馈电柱61与第二馈电柱62平行设置，第一馈电柱61与第二馈电柱62皆沿X轴方向延伸。

第一馈电柱61与第一辐射臂211直接电连接或耦合连接。其中，“直接电连接”是指第一馈电柱61与第一辐射臂211皆为导电材质且通过焊接、导电剂粘接等方式直接接触。“耦合连接”是指第一馈电柱61与第一辐射臂211之间不接触但形成电容耦合，以传输电信号。本实施例中，第一辐射臂211与第一馈电柱61直接电连接。

第一馈电柱61的一端电连接第一辐射臂211靠近第二辐射臂212的一端，第一馈电柱61的另一端电连接馈源5。

第二馈电柱62的一端直接电连接或耦合连接第二辐射臂212，第二馈电柱62的另一端电连接馈源5。本实施例中，第二馈电柱62的一端直接电连接第二辐射臂212靠近第一辐射臂211的一端。

第一馈电柱61、第二馈电柱62分别对第一辐射臂211和第二辐射臂212进行馈电。

当然，在其他实施方式中，第一辐射体21为一整片辐射体2，馈电柱6的数量可为一个。

本实施例中，第一天线单元11与第二天线单元12相邻设置。第二天线单元12的结构、大小与第一天线单元11的结构、大小相同。第二天线单元12包括第二辐射体22，第二辐射体22也为对称偶极子天线。

本实施例通过第一天线单元11与第二天线单元12对天线单元1之间形成电容耦合为例进行具体的说明。天线阵列组件10的任意两个相邻的天线单元1之间形成电容耦合的结构设计可参考第一天线单元11与第二天线单元12，在此不再赘述。

本实施例中，请参阅图10，在任意相邻的两个天线单元1中，分别属于两个天线单元1的辐射体2的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ。举例而言，第一天线单元11及第二天线单元12相邻设置。第一天线单元11的几何中心与第二天线单元12的几何中心之间的距离为单元间距L3，该单元间距L3为0.15λ-0.25λ，此时，第一天线单元11与第二天线单元12之间形成强电容耦合。其中，λ为天线阵列组件10所辐射电磁波的波长。换言之，第一辐射体21的几何中心与第二辐射体22的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ。此时，第一天线单元11与第二天线单元12之间形成强电容耦合。

在传统技术中，一般对于偶极子天线而言，相邻天线单元1之间的单元间距L3大于或等于0.5λ。因为偶极子天线的第一辐射臂211与第二辐射臂212形成的有效电流路径长度为0.5λ时，辐射臂端口的阻抗匹配，引起的反射损耗小，电磁波的传输功率大。而在传统的技术中，相邻的两个天线单元1之间不会形成强电容耦合，甚至在一些技术中还会在相邻的天线单元1之间设置隔离结构，以降低天线单元1之间的耦合。

本申请技术人员在研究中发现，相邻天线单元1之间设置单元间距L3为0.15λ-0.25λ，可使相邻的天线单元1之间形成强耦合，相较于非耦合的天线单元1，形成强耦合的天线单元1具有更高的频宽和更小的尺寸。

为了便于描述，定义形成强电容耦合的天线单元1为强耦合天线单元1，定义传统技术中未形成耦合的天线单元1为独立天线单元1。

本申请实施例以一种强耦合天线单元1为例进行举例说明，举例而言，第一辐射体21的几何中心与第二辐射体22的几何中心之间的距离为0.2λ。可以理解的，每个天线单元1的尺寸相同，则天线单元1的尺寸为0.2λ*0.2λ。本实施例中，天线阵列组件10的应用频段为毫米波频段。举例而言，天线阵列组件10的工作频段为21.4GHz，根据天线单元1的尺寸为0.2λ*0.2λ可得到，天线单元1的尺寸为2.8mm*2.8mm。其中，天线单元1的尺寸为在Y-Z平面内的尺寸。第一辐射体21的几何中心与第二辐射体22的几何中心之间的距离为2.8mm。

图11为2.8mm*2.8mm强耦合天线单元1与独立天线单元1的反射系数对比曲线。由图11可知，独立天线单元1的反射系数的绝对值皆较小，说明独立天线单元1的回波损耗较大，独立天线单元1的传输功率较小。而强耦合天线单元1在22.4～88.5GHz内的反射系数小于-6dB，回波损耗小，传输功率较大，相对带宽比约4:1，得到较大的工作带宽，可以满足大多数毫米波通信频段的要求。

在24GHz频段，该强耦合天线单元1的天线增益为7dBi。在42GHz频段，该强耦合天线单元1的天线增益为11.27dBi。此外，强耦合天线单元1在24GHz和42GHz频段皆集中在一个轴向。以上皆可表明，强耦合天线单元1在24GHz和42GHz具有较好的天线增益和方向性。

以上是对于尺寸为2.8mm*2.8mm的强耦合天线单元1的性能结果进行举例说明，强耦合天线单元1相较于独立天线单元1具有较大的频宽，可以满足大多数毫米波通信频段的要求。此外，强耦合天线单元1在应用于毫米波通信频段的常用频段时具有较高的天线增益和方向性，所以本实施例提供的强耦合天线单元1在毫米波通信频段具有较高的实用性。

强耦合天线单元1具体工作原理如图12所示：图12中电感L1可以等效为第一辐射臂211的等效电感，天线单元1之间的耦合可以用电容C1等效，接地板4对于天线单元1的耦合影响可以用特性阻抗为Z0的且长度为H的传输线等效，Z0等效为传输在空气中的空气阻抗，其中Z0约等于377ohm。

本申请通过设计两个天线单元1的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，以使相邻的两个天线单元1之间形成电容耦合，并利用天线单元1间的电容耦合，以抵消接地板4对辐射体2的感抗影响，改善了辐射体2的阻抗匹配特性，展宽了天线单元1的工作带宽，还实现了天线单元1的小型化，轻量化。经过等效电容的作用，强耦合的天线单元1在工作频带内的匹配阻抗性能远远优于独立天线单元1，以使强耦合天线单元1在较大的工作带宽内具有较小的回波损耗及较高的传输效率。

对于强耦合天线单元1与独立天线单元1的尺寸而言，独立天线单元1的尺寸约为0.5λ*0.5λ，所以强耦合单元的尺寸为0.15λ*0.15λ至0.25λ*0.25λ，强耦合单元的面积为传统的独立天线单元1的面积的0.09～0.25倍，所以本申请提供的强耦合单元极大地减小了天线阵列组件10的面积。

传统技术中设计应用于手机的毫米波阵列天线，多为微带天线，其工作带宽往往较窄，而且尺寸较大。对于手机局限的空间而言，较小的毫米波模组无疑是上佳的选择，此外能应用于更宽频段的毫米波天线模组也是未来的趋势。

与传统方法中避免天线间耦合不同，本申请则充分利用天线单元1间的电容耦合，并且缩小天线单元1间的距离获得较强的耦合电容C1,以弥补辐射体2与接地板4间的耦合，从而使天线单元1拥有良好的匹配带宽。与此同时，优化后的天线单元1的尺寸也相较于传统方法设计的天线单元1的尺寸有了极大地减小，在天线阵列组件10应用于毫米波频段时，实现了毫米波天线阵列超宽的工作频段和小型化。

换言之，本申请利用天线单元1之间强电容耦合，不仅使天线阵列组件10的天线单元1拥有良好的阻抗带宽，而且使天线单元1的尺寸极大地减小，相较于传统方法设计的天线单元1，尺寸降低至原先尺寸的四分之一。使用该方法设计的天线阵列组件10非常适用于目前空间非常局促的手机等小型化的电子设备1000中。

本申请对于第一辐射体21的结构不做具体的限定，以下结合附图对于第一辐射体21的结构进行举例说明，并通过对第一辐射体21的结构进行举例说明，以优化对天线单元1之间的电容耦合。

请参阅图13，第一辐射体21包括靠近第二辐射体22的第一辐射边213。第二辐射体22包括靠近第一辐射体21的第二辐射边221。第一辐射边213与第二辐射边221相对且间隔设置。

具体的，第一辐射体21和第二辐射体22为相邻的两个天线单元1之间的辐射体2，第一辐射边213与第二辐射边221相对设置，以使第一辐射体21与第二辐射体22为至少部分相对，增加第一辐射体21与第二辐射体22在第一方向上的正对面积，促进第一辐射体21与第二辐射体22之间形成电容耦合及增加第一辐射体21与第二辐射体22之间的电容耦合强度。

可以理解的，通过增加第一辐射体21和第二辐射体22在第一方向上的正对面积，增加第一辐射体21与第二辐射体22之间的耦合强度，进而灵活调节第一辐射体21与第二辐射体22之间的间距，以使第一辐射臂211的形状设计更加灵活。

本实施例中，请参阅图13，第一辐射体21与第二辐射体22皆为对称偶极子辐射体2。第一辐射体21包括第一辐射臂211和第二辐射臂212。第二辐射体22包括第五辐射臂222和第六辐射臂223(第三辐射臂、第四辐射臂在后续进行说明)。第二辐射臂212、第一辐射臂211、第五辐射臂222及第六辐射臂223依次沿Y轴正向设置。第一辐射臂211与第二辐射臂212的对称轴沿Z轴方向延伸，第五辐射臂222与第六辐射臂223的对称轴沿Z轴方向延伸。第一辐射臂211为第一辐射臂211靠近第五辐射臂222的边，第二辐射边221为第五辐射臂222朝向第一辐射臂211的边。

第一辐射臂211与第五辐射臂222对称设置，其对称轴的延伸方向为Z轴方向。

进一步地，第一辐射边213与第一方向相交或垂直，第二辐射边221与第一方向相交或垂直。

本实施例中，第一辐射边213、第二辐射边221可皆与第一方向相交，且第一辐射边213与第二辐射边221平行，以使第一辐射边213与第二辐射边221形成间距均匀的绝缘间隙，以使第一辐射臂211与第五辐射臂222之间的稳定的耦合电容结构。

进一步地，第一辐射边213与第一方向垂直，第二辐射边221与第一方向垂直。由于第一方向为电流在第一辐射臂211中的电流路径方向，通过设置第一辐射边213、第二辐射边221皆与第一方向垂直，以在电流流向上形成耦合电容，提高第一辐射臂211与第二辐射臂212之间的耦合效率，也是提高第一天线单元11与第二天线单元12之间的耦合效率。

当然，在其他实施方式中，第一辐射体21、第二辐射体22也可以为整片贴片天线，第一辐射边213为第一辐射体21朝向第二辐射体22的边，第二辐射边221为第二辐射体22朝向第一辐射体21的边。

本申请对于第一辐射臂211和第二辐射臂212的具体形状不做具体的限定，以下结合附图对于第一辐射臂211、第二辐射臂212的具体形状进行举例说明。

本实施例中，在第一辐射体21指向第二辐射体22的方向上(也是第一辐射体21的几何中心指向第一辐射体21的边缘方向上)，第一辐射臂211沿第二方向上的长度尺寸逐渐增加，第二方向为在第一辐射体21所在平面内与第一方向垂直的方向。其中，第一辐射体21指向第二辐射体22的方向也是电流在第一辐射臂211上的流向。

通过设计在第一辐射臂211的电流流向方向上，第一辐射臂211的宽度(宽度方向为第二方向)尺寸逐渐增加，以使第一辐射臂211的阻抗逐渐减小，进而实现第一辐射臂211对所传输的毫米波频段的电流信号更好的匹配，减小毫米波信号的信号损耗，提高毫米波信号的传输效率；而且，第一辐射臂211的宽度尺寸逐渐增加，可使得第一辐射边213的尺寸相对较大，由于第五辐射臂222与第一辐射臂211为对称形状，故第二辐射边221的尺寸相对较大，进而使得相邻两个天线单元1之间的电容耦合正对面积增加，利于提高相邻两个天线单元1之间的电容耦合强度。

具体的，第一辐射臂211的形状包括但不限于为沿逆时针方向倾斜90°的梯形、三角层、半圆形等等。本实施例中，第一辐射臂211的形状为沿逆时针方向倾斜90°的等腰梯形。

在一实施方式中，第二辐射臂212与第一辐射臂211关于第一对称轴L1对称设置，本领域技术人员可根据第一辐射臂211的结构推导出第二辐射臂212的结构，故第二辐射臂212的结构在此不再赘述。

本申请实施例提供的增强相邻的两个天线单元1之间的电容耦合的具体实施方式包括不限于以下的实施例。

在第一种可能的实施例中，请参阅图14，第一辐射体21还包括第一延伸板215。第一延伸板215连接第一辐射边213。第一延伸板215与第一辐射体21所在平面相交或垂直。第二辐射体22还包括第二延伸板225。第二延伸板225与第二辐射边221连接。第二延伸板225与第二辐射体22所在平面相交或垂直。

第二延伸板225与第一延伸板215相对设置。

本实施例中，第一延伸板215与第一辐射体21所在的平面垂直，且与第一辐射边213连接。可选的，第一延伸板215的法线方向为第一方向(Y轴方向)。本实施例中，第一延伸板215从第一辐射边213朝向介质板3弯折延伸，第一延伸板215可嵌设于介质板3内或贯穿介质板3，如此，以使第一延伸板215朝向天线单元1内侧延伸内，不会增加天线单元1的尺寸。在其他实施方式中，第一延伸板215还可以从第一辐射边213背向介质板3所在的方向延伸。

进一步地，第二延伸板225的法线方向为第一方向(Y轴方向)。本实施例中，第二延伸板225从第二辐射边221朝向介质板3弯折延伸，第二延伸板225可嵌设于介质板3内或贯穿介质板3，如此，以使第二延伸板225朝向天线单元1内侧延伸内，不会增加天线单元1的尺寸。第二延伸板225与第一延伸板215相对设置，以使相邻两个天线单元1之间的电容耦合的正对面积增加，提高天线单元1之间的电容耦合强度，在需要达到目标电容耦合强度下，第一辐射边213与第二辐射边221之间的电容耦合的正对面积增加，则使得第一辐射边213与第二辐射边221之间的间距可灵活调节，如此，第一辐射臂211与第二辐射臂212的形状不会受到限制，可灵活设计。

可以理解的，第一延伸板215和第二延伸板225皆为导电材质，第一延伸板215、第二延伸板225的材质可与第一辐射臂211、第二辐射臂212的材质相同。

本实施例中，第一延伸板215为平面的直板。在其他实施方式中，第一延伸板215还可以为弯折板。第一延伸板215在X-Y平面内的正投影呈L型、“弓”字型等。相应地，第二延伸板225呈弯折延伸。当介质板3的厚度减小的情况下，第一延伸板215、第二延伸板225沿Z轴方向延伸的长度有限，通过设置第一延伸板215弯折延伸，第二延伸板225随着第一延伸板215一起弯折延伸，可以有效地提高第一延伸板215与第二延伸板225的正对面积，提高相邻两个天线单元1的电容耦合效应，同时，还能够不影响天线单元1的整体尺寸，促进天线单元1的小型化。

本实施例对于第一辐射臂211设置第一延伸板215，第五辐射臂222设置第二延伸板225，以增加相邻两个天线单元1的电容耦合效应，其他相对且相互耦合的辐射臂也可设置延伸板，以增加相互耦合强度，本申请不再一一赘述。

可选的，第一延伸板215在Z轴方向上的长度与第一辐射边213在Z轴方向上的长度相同。第二延伸板225在Z轴方向上的长度与第二辐射边221在Z轴方向上的长度相同。当然，在其他实施方式中，第一延伸板215在Z轴方向上的长度大于第一辐射边213在Z轴方向上的长度。

在第二种可能的实施例中，请参阅图15，天线阵列组件10还包括设于第一辐射边213与第二辐射边221之间的至少一个耦合件7。耦合件7与第一辐射体21、第二辐射体22皆形成电容耦合。

本实施例中，耦合件7的材质为导电材质。耦合件7包括但不限于为导电条、导电板等。耦合件7的材质可与第一辐射体21、第二辐射体22的材质相同。本实施例中，耦合件7为导电条，耦合件7与第一辐射边213平行且相对设置。耦合件7可位于第一辐射边213与第二辐射边221之间的中间位置，以使两侧形成对称耦合结构。耦合件7的一侧与第一辐射边213形成电容耦合，耦合件7的另一侧与第二辐射边221形成电容耦合，进而使得第一辐射边213与第二辐射边221即使在相距较大距离时也可实现相互耦合，换言之，耦合件7可使得相邻的两个天线单元1更加容易相互耦合，而且，第一辐射边213与耦合件7之间、耦合件7与第二辐射边221之间形成小间距电容耦合，可增强相邻的两个天线单元1之间的耦合效应。

可选的，耦合件7在第一方向上的正投影覆盖第一辐射体21在第一方向上的正投影，以增加耦合件7与第一辐射体21的正对面积，提高相邻的两个天线单元1之间的耦合效应。耦合件7在第一方向上的正投影覆盖第二辐射体22在第一方向上的正投影，以增加耦合件7与第二辐射体22的正对面积，提高相邻的两个天线单元1之间的耦合效应。

结合第一种可能的实施方式，请参阅图16，耦合件7为导电板，耦合件7的法线方向可为第一方向。耦合件7位于第一延伸板215与第二延伸板225之间，且耦合件7与第一延伸板215、第二延伸板225相对设置，以使耦合件7与第一延伸板215之间的电容耦合的正对面积较大，及耦合件7与第二延伸板225之间的电容耦合的正对面积也较大，提高相邻的两个天线单元1之间的耦合效应。

进一步地，请参阅图17，耦合件7可随着第一延伸板215、第二延伸板225弯折，提高相邻两个天线单元1的电容耦合效应，同时，还能够不影响天线单元1的整体尺寸，促进天线单元1的小型化。

对于位于边缘的天线单元1而言，边缘位置的天线单元1由于无法与相邻的天线单元1形成电容耦合，而无法抵消接地板4对辐射体2的电感影响。本申请实施例提供以下的实施方式对边缘位置的天线单元1进行抵消至少部分的接地板4的电感感抗。本申请对于边缘辐射体2的设计方式包括不限于以下的实施方式。

请参阅图18，第三天线单元13和第四天线单元14分别为天线阵列组件10相对两端的天线单元1。第三天线单元13包括第三辐射体23。第三辐射体23远离第四辐射体2的一侧设有第一扩展部131。第四天线单元14包括第四辐射体24。第四辐射体24远离第三辐射体23的一侧设有第二扩展部141。第一扩展部131、第二扩展部141皆为导电材质。

在一种可能的实施方式中，第一扩展部131为第三辐射体23的寄生枝节，以使第三天线单元13也具有良好的阻抗特性。第二扩展部141为第四辐射体24的寄生枝节，以使第四天线单元14也具有良好的阻抗特性。

可选的，第一扩展部131与第三辐射体23共面设置或与第三辐射体23相交设置。第二扩展部141与第四辐射体24共面设置或与第四辐射体24相交设置。

请参阅图18，第三辐射体23远离第四辐射体24的边缘为第三辐射边231，第一扩展部131连接于第三辐射边231。第一扩展部131在第一方向上的长度尺寸为0.075λ～0.125λ，以抵消接地板4对于边缘辐射体2感应感抗，改善了天线单元1的阻抗匹配特性，展宽了天线单元1的工作带宽。举例而言，相邻两个天线单元1之间的单元间距L3为0.2λ时，第一扩展部131在第一方向上的长度尺寸为0.1λ，以抵消接地板4对于边缘辐射体2感应感抗。

请参阅图18，第四辐射体24远离第三辐射体23的边缘为第四辐射边241，第二扩展部141连接于第四辐射边241。第二扩展部141在第一方向上的长度尺寸为0.075λ～0.125λ，以抵消接地板4对于边缘辐射体2感应感抗，改善了天线单元1的阻抗匹配特性，展宽了天线单元1的工作带宽。举例而言，相邻两个天线单元1之间的单元间距L3为0.2λ时，第一扩展部131在第一方向上的长度尺寸为0.1λ，以抵消接地板4对于边缘辐射体2感应感抗。

本实施例中，第一扩展部131与第三辐射体23共面设置。第一扩展部131的材质与第三辐射体23的材质相同，第一扩展部131可与第三辐射体23在同一制程中制得，以简化天线单元1的制程步骤。第二扩展部141与第四辐射体24共面设置。第二扩展部141的材质与第四辐射体24的材质相同，第二扩展部141可与第四辐射体24在同一制程中制得，以简化天线单元1的制程步骤。

可选的，第一扩展部131在第二方向上的尺寸与第三辐射体23在第二方向上的尺寸相同，以实现第三天线单元13的阻抗匹配。第二扩展部141在第二方向上的尺寸与第四辐射体24在第二方向上的尺寸相同，以实现第四天线单元14的阻抗匹配。

请参阅图19，第一扩展部131的至少部分与第三辐射体23所在平面相交或垂直。具体的，第一扩展部131朝向介质板3弯折，第一扩展部131的法线方向为第一方向，以减小第一扩展部131在Z-Y平面内占据的面积，促进天线阵列组件10的小型化。第二扩展部141的至少部分与第四辐射体24所在平面相交或垂直。具体的，第二扩展部141朝向介质板3弯折，第二扩展部141的法线方向为第一方向，以减小第二扩展部141在Z-Y平面内占据的面积，促进天线阵列组件10的小型化。

可选的，第一扩展部131、第二扩展部141中的至少一者为弯折板。第一扩展部131的截面可呈L型、弓字型弯折。第二扩展部141的截面可呈L型、弓字型弯折。如此，使得第一扩展部131、第二扩展部141可设于在厚度较小的介质板3内，减小天线单元1的整体体积。

在另一种可能的实施方式中，本实施方式的结构示意图可参考图19，第一扩展部131与第三辐射体23所在平面垂直，且第一扩展部131接地，第一扩展部131可形成镜像面，以将第一扩展部131所连接的辐射臂的阻抗镜像至第一扩展部131的另一侧，从而抵消接地板4对于第三辐射体23的感抗影响。此实施方式中，无需在第三辐射体23的所在面上设置寄生枝节，可减小天线阵列组件10所占据的面积。相应地，第二扩展部141与第四辐射体24所在平面垂直，且第二扩展部141接地，第二扩展部141可形成镜像面，以将第二扩展部141所连接的辐射臂的阻抗镜像至第二扩展部141的另一侧，从而抵消接地板4对于第四辐射体24的感抗影响。此实施方式中，无需在第四辐射体24的所在面上设置寄生枝节，可减小天线阵列组件10所占据的面积。

进一步地，第一扩展部131、第二扩展部141皆为导电接地板4。在一种可能的实施方式中，第一扩展部131、第二扩展部141可为中框503金属地的延伸片。换言之，中框503金属地形成两块相对设置的延伸片，天线阵列组件10分别设于两块相对设置的延伸片之间，且两块相对设置的延伸片分别电连接天线阵列组件10两端的辐射体2。如此，实现了中框503金属地的复用，以减小或抵消接地板4对于边缘辐射体2的影响，同时，中框503金属地还可以作为天线阵列组件10的固定结构，实现了一物多用。

在一种可能的实施方式中，请参考图20，多个天线单元1沿多行多列方向排列，行方向为第一方向，列方向为第二方向。举例而言，天线阵列组件10包括多行天线单元1，每行天线单元1包括沿第一方向依次排列的第三天线单元13、第五天线单元15、第一天线单元11、第二天线单元12、第六天线单元16及第四天线单元14。由于每个天线单元1的行方向和列方向的尺寸相同。所以在列方向上，相邻的天线单元1之间的单元间距L3也为0.15λ-0.25λ，因此，在列方向上，相邻的天线单元1之间也能够形成电容耦合。如此，对于二维的天线阵列组件10，可在行方向和列方向上皆抵消接地板4对辐射体2的感抗影响，提高天线单元1的带宽及减小甜点单元的尺寸。

进一步地，请参考图21，辐射体2可为正交交叉偶极子，实现双极化天线，提高天线单元1的信号覆盖度。具体的，对于第一天线单元11而言，第一辐射体21还包括关于第二对称轴L2对称且间隔设置的第三辐射臂216和第四辐射臂217。第二对称轴L2的延伸方向与第一方向平行。每个辐射臂的形状相同。沿列方向上，相邻的两个天线单元1的辐射臂之间形成电容耦合，以减小列方向接地板4对于第三辐射臂216的感抗影响，提高天线单元1的带宽及减小甜点单元的尺寸。其中，列方向上相邻的两个天线单元1的辐射臂之间形成电容耦合的形式与上述行方向上相邻的两个天线单元1的辐射臂之间形成电容耦合的形式相同，在此不再赘述。同样地，列方向上，位于边缘的辐射臂也可以设置边缘板以抵消接地板4对辐射臂的感抗影响，提高天线单元1的阻抗匹配。

本申请实施例二提供了一种天线阵列组件10，天线阵列组件10包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元1。天线单元1包括辐射体2及接地板4。至少两个相邻的天线单元1的辐射体2的边缘之间形成耦合电容并产生容抗。接地板4与辐射体2之间形成耦合电感并产生感抗。耦合电容的容抗抵消至少部分的耦合电感的感抗。在任意相邻的两个所述天线单元1中，分别属于两个所述天线单元1的辐射体2的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ。其中。λ为天线阵列组件10所辐射电磁波的波长。

本申请通过设计任意相邻的两个所述天线单元1辐射体2的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，以使相邻的两个天线单元1之间形成电容耦合，并利用天线单元1间的电容耦合，以抵消接地板4对辐射体2的感抗影响，改善了辐射体2的阻抗匹配特性，展宽了天线单元1的工作带宽，还实现了天线单元1的小型化，轻量化。

本实施例的天线阵列组件10的结构可参考实施例一提供的天线阵列组件10的具体结构，本实施例不再赘述。

以上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 (21)

1.一种天线阵列组件，其特征在于，包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元，在任意相邻的两个所述天线单元中，分别属于两个所述天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，其中，λ为所述天线阵列组件所辐射电磁波的波长。

2.如权利要求1所述的天线阵列组件，其特征在于，多个所述天线单元包括相邻设置的第一天线单元及第二天线单元，所述第一天线单元包括第一辐射体，所述第二天线单元包括第二辐射体，所述第一辐射体包括靠近所述第二辐射体的第一辐射边，所述第二辐射体包括靠近所述第一辐射体的第二辐射边，所述第一辐射边与所述第二辐射边相对设置。

3.如权利要求2所述的天线阵列组件，其特征在于，所述第一辐射边与所述第一方向相交或垂直，所述第二辐射边与所述第一方向相交或垂直。

4.如权利要求2所述的天线阵列组件，其特征在于，所述第一辐射体还包括第一延伸板，所述第一延伸板连接所述第一辐射边，所述第一延伸板与所述第一辐射体所在平面相交或垂直；所述第二辐射体还包括第二延伸板，所述第二延伸板连接所述第二辐射边，所述第二延伸板与所述第二辐射体所在平面相交或垂直，所述第二延伸板与所述第一延伸板相对设置。

5.如权利要求2所述的天线阵列组件，其特征在于，所述天线阵列组件还包括设于所述第一辐射边与所述第二辐射边之间的至少一个耦合件，所述耦合件与所述第一辐射体、所述第二辐射体皆形成电容耦合。

6.如权利要求5所述的天线阵列组件，其特征在于，所述耦合件的材质为导电材质，所述耦合件在所述第一方向上的正投影覆盖所述第一辐射体在所述第一方向上的正投影；所述耦合件在所述第一方向上的正投影覆盖所述第二辐射体在所述第一方向上的正投影。

7.如权利要求2所述的天线阵列组件，其特征在于，多个所述天线单元包括位于相对两端的第三天线单元与第四天线单元，所述第三天线单元包括第三辐射体，所述第四天线单元包括第四辐射体；所述第三辐射体远离所述第四辐射体的一侧设有第一扩展部；和/或，所述第四辐射体远离所述第三辐射体的一侧设有第二扩展部。

8.如权利要求7所述的天线阵列组件，其特征在于，所述第一扩展部在所述第一方向上的长度尺寸为0.075λ～0.125λ。

9.如权利要求8所述的天线阵列组件，其特征在于，所述第一扩展部与所述第三辐射体共面设置；或者，所述第一扩展部的至少部分与所述第三辐射体所在平面相交或垂直。

10.如权利要求7所述的天线阵列组件，其特征在于，所述第一扩展部与所述第三辐射体所在平面垂直，所述第一扩展部接地。

11.如权利要求1～10任意一项所述的天线阵列组件，其特征在于，所述天线单元沿所述第一方向的尺寸为0.15λ-0.25λ，所述天线单元沿第二方向的尺寸为0.15λ-0.25λ，所述第二方向为在所述辐射体所在平面内与所述第一方向垂直的方向。

12.如权利要求1～10任意一项所述的天线阵列组件，其特征在于，所述天线单元收发电磁波信号包括毫米波、亚毫米波、太赫兹波中的至少一者。

13.如权利要求1～10任意一项所述的天线阵列组件，其特征在于，所述辐射体包括关于第一对称轴对称且间隔设置的第一辐射臂和第二辐射臂，所述第一对称轴的延伸方向与所述第一方向垂直。

14.如权利要求13所述的天线阵列组件，其特征在于，在所述辐射体的几何中心至所述辐射体的边缘方向上，所述第一辐射臂沿第二方向上的长度尺寸逐渐增加，所述第二方向为在所述辐射体所在平面内与所述第一方向垂直的方向。

15.如权利要求13所述的天线阵列组件，其特征在于，所述天线单元还包括介质板、接地板、第一馈电柱、第二馈电柱及馈源，所述辐射体设于所述介质板上，所述接地板与所述介质板背离所述辐射体的一侧相对设置，所述第一馈电柱与所述第二馈电柱间隔设置，所述第一馈电柱的一端电连接所述第一辐射臂，所述第二馈电柱的一端电连接所述第二辐射臂，所述馈源电连接所述第一馈电柱的另一端和所述第二馈电柱的另一端。

16.如权利要求13所述的天线阵列组件，其特征在于，多个所述天线单元呈阵列排布，沿第二方向任意相邻设置的两个天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，所述第二方向在所述辐射体所在平面内垂直于所述第一方向。

17.如权利要求16所述的天线阵列组件，其特征在于，所述辐射体还包括关于第二对称轴对称且间隔设置的第三辐射臂和第四辐射臂，所述第二对称轴的延伸方向与所述第一方向平行。

18.一种天线阵列组件，其特征在于，包括沿第一方向间隔设置的多个天线单元，所述天线单元包括辐射体及接地板，至少两个相邻的所述天线单元的辐射体之间形成耦合电容并产生容抗，所述接地板与所述辐射体之间形成耦合电感并产生感抗，所述耦合电容的容抗抵消至少部分的所述耦合电感的感抗。

19.如权利要求18所述的天线阵列组件，其特征在于，在任意相邻的两个所述天线单元中，分别属于两个所述天线单元的辐射体的几何中心之间的距离为0.15λ-0.25λ，其中，λ为所述天线阵列组件所辐射电磁波的波长。

20.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1～19任意一项所述的天线阵列组件。

21.如权利要求20所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括显示屏、边框及后盖，所述显示屏与所述后盖分别盖合连接于所述边框的相背两侧，以形成收容空间，所述天线阵列组件设于所述收容空间内；或者，所述天线阵列组件设于所述边框表面；或者，所述天线阵列组件所述边框设有开孔，所述天线阵列组件至少部分设于所述开孔内。

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