CN112751168B - 天线模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种天线模组及电子设备。天线模组包括介质基板、贴片阵列、馈地层、馈地部和馈电部，贴片阵列承载于介质基板，贴片阵列包括至少两个贴片单元，每个贴片单元具有至少一个通孔；馈地层承载于介质基板，且馈地层与贴片阵列间隔设置；馈地部电连接于贴片阵列和馈地层之间；馈电部用于馈入电流信号，电流信号耦合至贴片阵列，以激发贴片阵列谐振于第一频段，电流信号耦合至馈地部，以激发馈地部谐振于第二频段。本申请实施例提供的天线模组体积小，可以拓宽天线模组的工作频段，此外还可以实现单频或者双频信号的收发。

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，尤其涉及一种天线模组及电子设备。
背景技术
毫米波具有高载频、大带宽的特性，是实现5G超高数据传输速率的主要手段。由于毫米波频段的电磁波剧烈的空间损耗，利用毫米波频段的无线通信系统需要采用相控阵的架构。通过移相器使得各个阵元的相位按一定规律分布，从而形成高增益波束，并且通过相移的改变使得波束在一定空间范围内扫描。为了满足天线模组在电子设备中的应用，对天线模组的结构尺寸提出了挑战。
发明内容
本申请实施例提供一种天线模组及电子设备，可以减小天线模组的体积，拓宽天线模组的频段范围，此外还可以实现单频段或者双频段信号的收发。
本申请实施例提供一种天线模组，所述天线模组包括：
介质基板；
贴片阵列，所述贴片阵列承载于所述介质基板，所述贴片阵列包括至少两个贴片单元，每个所述贴片单元具有至少一个通孔；
馈地层，所述馈地层承载于所述介质基板，且所述馈地层与所述贴片阵列间隔设置；
馈地部，所述馈地部电连接于所述贴片阵列和所述馈地层之间；及
馈电部，所述馈电部用于馈入电流信号，所述电流信号耦合至所述贴片阵列，以激发所述贴片阵列谐振于第一频段，所述电流信号耦合至所述馈地部，以激发所述馈地部谐振于第二频段。
本申请实施例提供的天线模组，通过在贴片单元上开设至少一个通孔，可以延长电流在贴片单元上的传输路径，有助于拓宽天线模组的频段收发范围。且可以减小天线模组的体积。且通过馈电部向天线阵列和馈地部耦合馈电，可以使得天线模组工作于相同或者不同的频段，有助于实现单频段或者双频段射频信号的收发。
本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括主板和如上任意实施例提供的天线模组，所述天线模组与所述主板电性连接，所述天线模组用于在所述主板的控制下收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请一些实施方式，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是本申请一个实施例提供的天线模组的结构示意图；
图2是图1提供的天线模组中仅以一个模组为例进行示意的结构示意图；
图3是图2提供的天线模组一个视角的结构示意图；
图4是图2提供的天线模组另一个视角的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的天线模组的贴片单元上设置馈地点的结构示意图；
图6是图5提供的天线模组在XZ平面上的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的天线模组在XY平面上的一种结构示意图；
图8是本申请实施例提供的天线模组在XY平面上的另一种结构示意图；
图9是本申请实施例提供的天线模组在XY平面上的又一种结构示意图；
图10是本申请实施例提供的天线模组中馈地部的一种结构示意图；
图11是本申请实施例提供的天线模组中馈地部的另一种结构示意图；
图12是本申请实施例提供的天线模组中馈地部的又一种结构示意图；
图13是本申请实施例提供的天线模组中馈地部的又一种结构示意图；
图14是本申请实施例提供的天线模组在YZ平面上的一种结构示意图；
图15是图14提供的天线模组中馈电部的一种结构示意图；
图16是图14提供的天线模组中馈电部的另一种结构示意图；
图17是本申请实施例提供的电子设备的剖视图的一种结构示意图；
图18是本申请实施例提供的电子设备的剖视图的另一种结构示意图；
图19是本申请实施例提供的电子设备的剖视图的又一种结构示意图；
图20是本申请实施例提供的电子设备的剖视图的又一种结构示意图；
图21是本申请实施例提供的电子设备的剖视图的又一种结构示意图；
图22是1×4天线阵列各端口回波损耗的曲线示意图；
图23是1×4天线阵列的贴片单元端口之间的隔离度曲线示意图；
图24是天线模组在24.25GHz频段的辐射增益方向图；
图25是天线模组在26GHz频段的辐射增益方向图；
图26是天线模组在28GHz频段的辐射增益方向图；
图27是天线模组在29.5GHz频段的辐射增益方向图；
图28是天线模组在37GHz频段的辐射增益方向图；
图29是天线模组在39GHz频段的辐射增益方向图；
图30是天线模组的峰值增益随频率的变化曲线示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。需要特别说明的是，本申请中出现的“第一”、“第二”等词汇仅用于对部件的名称进行区分，既不表示数量的多少，也不表示出现的先后顺序。
请参阅图1、图2、图3和图4，为了便于清楚的观察到天线模组的内部结构，图2、图3和图4中仅以一个天线模组为例进行示例，且将介质基板100省略。本申请实施例提供的天线模组10包括介质基板100、贴片阵列200、馈地层300、馈地部400和馈电部500，所述贴片阵列200承载于所述介质基板100，所述贴片阵列200包括至少两个贴片单元200A，每个所述贴片单元200A具有至少一个通孔200a；所述馈地层300承载于所述介质基板100，且所述馈地层300与所述贴片阵列200间隔设置；所述馈地部400电连接于所述贴片阵列200和所述馈地层300之间；所述馈电部500用于馈入电流信号，所述电流信号耦合至所述贴片阵列200，以激发所述贴片阵列200谐振于第一频段，所述电流信号耦合至所述馈地部400，以激发所述馈地部400谐振于第二频段。
其中，在一种实施方式中，所述第一频段可以不同于所述第二频段，从而可以实现双频段信号的收发，使得天线模组10可以应用于不同场景。在另一种实施方式中，所述第一频段和所述第二频段也可以相同，此时，可以实现单频段信号的收发，有助于增强天线模组10收发射频信号的强度。
其中，天线模组10可以为毫米波模组。天线模组10用于收发预设频段的毫米波射频信号。所述天线模组10可以采用高密度互连（High Density Interconnector,HDI）工艺或者是IC载板工艺加工形成。所述介质基板100采用多层介质板压合形成，贴片阵列200、馈地层300、馈地部400和馈电部500均承载于介质基板100上，所述馈地层300和所述贴片阵列200间隔设置，所述馈地部400连接于馈地层300和贴片阵列200之间，所述馈地部400为弯折结构，馈地部400的长度大于贴片阵列200面对馈地层300的表面与馈地层300面对贴片阵列200的表面之间的距离，从而可以延长电流传输路径，进而提升射频信号的带宽。同时，可以减小天线模组10的厚度。
当馈电部500馈入电流信号时，电流信号耦合至贴片阵列200，可以使得贴片阵列200谐振于第一频段，即使得贴片阵列200产生第一频段的射频信号。电流信号耦合至馈地部400，可以使得馈地部400谐振于第二频段，即使得馈地部400产生第二频段的射频信号。其中，当第一频段不同于第二频段时，第一频段可以为高频信号，第二频段可以为低频信号。进一步的，所述第一频段的最小值大于所述第二频段的最大值，所述第一频段和所述第二频段共同构成预设频段，所述预设频段至少包括3GPP毫米波全频段。
根据3GPP TS 38.101协议的规定，5G主要使用两段频率：FR1频段和FR2频段。FR1频段的频率范围是450 MHz ~ 6 GHz，又叫sub-6GHz频段；FR2频段的频率范围是24.25GHz~ 52.6GHz，通常叫它毫米波(mm Wave)。3GPP 15版本规范了目前5G毫米波频段如下：n257(26.5~29.5GHz)，n258 (24.25~27.5 GHz)，n261 (27.5~28.35GHz) 和n260 (37~40GHz)。当第一频段不同于第二频段时，第一频段可以为毫米波频段，此时，第二频段可以为sub-6GHz频段。第一频段和第二频段也可以均为毫米波频段，第一频段为高频毫米波频段，第二频段为低频毫米波频段。
在一种实施方式中，所述贴片阵列200构成电偶极子天线，所述馈地部400构成磁偶极子天线，由于贴片阵列200上的电流方向在水平平面内，馈地部400上的电流方向在垂直方向，因此，保持正交，所述贴片阵列200的辐射方向与所述馈地部400的辐射方向保持正交。
其中，贴片阵列200包括多个贴片单元200A，每个贴片单元200A构成一个天线辐射体。所述馈电部500延伸至邻近贴片阵列200的位置，且馈电部500延伸至邻近馈地部400的位置，从而便于使得馈电部500上的电流信号耦合至贴片阵列200和馈地部400上。具体的，当馈电部500的电流信号分别耦合至贴片阵列200和馈地部400时，由于耦合产生的电流信号在贴片阵列200和馈地部400上传输的方向保持正交，可以使得贴片阵列200和馈地部400辐射射频信号的方向保持正交。贴片阵列200可以构成2
Figure 380239DEST_PATH_IMAGE002
2的天线阵列，可以构成2
Figure 850535DEST_PATH_IMAGE002
4的天线阵列，也可以构成4
Figure 252697DEST_PATH_IMAGE002
4的天线阵列。当多个所述天线辐射体构成天线阵列时，多个天线辐射体可以工作于同一频段。多个天线辐射体也可以工作于不同的频段，有助于扩大天线模组10的频段范围。进一步的，所述贴片单元200A具有至少一个通孔200a，当馈电部500上的电流耦合至贴片单元200A时，由于贴片单元200A上通孔200a的存在，可以使得耦合电流呈环形传输，延长耦合电流在贴片单元200A上的传输路径，从而可以在减小天线模组10的占用体积的情况下，提升天线模组10的带宽。其中，所述通孔200a的形状可以为矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、十字形、梅花形、C字形、U字形、S形、耶路撒冷十字形中的一种或多种的组合。
在一种实施方式中，所述贴片阵列200包括间隔设置的第一贴片210和第二贴片220，所述第一贴片210具有第一通孔210a，所述第二贴片220具有第二通孔220a，所述第一贴片210和所述第二贴片220为镜像对称设置。
其中，第一贴片210和第二贴片220分别构成第一辐射体和第二辐射体，第一贴片210和第二贴片220均为金属贴片，第一通孔210a和第二通孔220a的大小保持一致，第一贴片210和第二贴片220为镜像对称设置。此时，馈电部500上的电流信号耦合至第一贴片210和第二贴片220时，可以使得电流在第一贴片210和第二贴片220上的流向较为均匀，可以使得天线模组10的辐射性能较为稳定。其中，第一贴片210和第二贴片220的形状可以为矩形、圆形、三角形、五边形、六边形等。第一通孔210a和第二通孔220a的形状可以为矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、十字形、梅花形、C字形、U字形、S形、耶路撒冷十字形中的一种或多种的组合。
在其他实施方式中，所述第一通孔210a和第二通孔220a的数量为多个，多个所述第一通孔210a和第二通孔220a在所述贴片单元200A上呈阵列排布。由于多个第一通孔210a和第二通孔220a在贴片单元200A上阵列排布，使得馈电部500的电流耦合至贴片单元200A之后，贴片单元200A上的耦合电流的传输路径有多条，有助于延长耦合电流的传输路径，从而在减小天线模组10的占用体积的情况下，提升天线模组10的带宽。
在一种实施方式中，所述第一通孔210a和第二通孔220a贯穿所述贴片单元200A的中间部位，由于第一通孔210a和第二通孔220a的存在，可以使得馈电部500的电流耦合至贴片单元200A上时，耦合电流在贴片单元200A上沿环形路径传输，相当于延长了耦合电流的传输路径，可以在减小天线模组10的占用体积的情况下，提升天线模组10的带宽。
在另一种实施方式中，所述第一通孔210a和第二通孔220a贯穿所述贴片单元200A的边缘部位，由于第一通孔210a和第二通孔220a的存在，减小了贴片单元200A的面积，从而使得贴片单元200A单位面积上产生的耦合电流较强，可以在减小天线模组10的占用体积的情况下，增加天线模组10的辐射强度。
在一种实施方式中，所述贴片阵列200在所述介质基板100上的投影位于所述馈地层300在所述介质基板100上的投影的范围内。所述馈地层300的尺寸为
Figure 124839DEST_PATH_IMAGE004
，所述贴片阵列200与所述馈地层300之间的距离为
Figure 321465DEST_PATH_IMAGE006
，其中，所述
Figure 279056DEST_PATH_IMAGE008
为所述第一频段的中心频率与所述第二频段的中心频率的中间值对应的波长。
具体的，所述
Figure 219331DEST_PATH_IMAGE008
为固定频率的波长，所述固定频率为所述第一频率的中心频率和所述第二频率的中心频率的中间值。当馈地层300的尺寸满足
Figure 680399DEST_PATH_IMAGE004
，贴片阵列200与馈地层300之间的距离满足
Figure 313506DEST_PATH_IMAGE009
时，天线模组10可以达到较高的辐射性能。也就是说，天线模组10的工作频率与天线模组10的结构尺寸紧密相关，不同结构尺寸的天线模组10可以影响到天线模组10的工作频率，还可以影响天线模组10的辐射性能。
所述贴片阵列200除了包括第一贴片210和第二贴片220以外，还包括间隔设置的第三贴片230和第四贴片240，所述第三贴片230具有第三通孔230a，所述第四贴片240具有第四通孔240a，所述第三贴片230和所述第四贴片240为镜像对称设置。
其中，第三贴片230和第四贴片240分别构成第三辐射体和第四辐射体，第三贴片230和第四贴片240均为金属贴片，第三通孔230a和第四通孔240a的大小保持一致，第三贴片230和第四贴片240为镜像对称设置。此时，馈电部500上的电流信号耦合至第三贴片230和第四贴片240时，可以使得电流在第三贴片230和第四贴片240上的流向较为均匀，可以使得天线模组10的辐射性能较为稳定。其中，第三贴片230和第四贴片240的形状可以为矩形、圆形、三角形、五边形、六边形等。第三通孔230a和第四通孔240a的形状可以为矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、十字形、梅花形、C字形、U字形、S形、耶路撒冷十字形中的一种或多种的组合。
在其他实施方式中，所述第三通孔230a和第四通孔240a的数量为多个，多个所述第三通孔230a和第四通孔240a在所述贴片单元200A上呈阵列排布。由于多个第三通孔230a和第四通孔240a在贴片单元200A上阵列排布，使得馈电部500的电流耦合至贴片单元200A之后，贴片单元200A上的耦合电流的传输路径有多条，有助于延长耦合电流的传输路径，从而在减小天线模组10的占用体积的情况下，提升天线模组10的带宽。
本申请实施例提供的天线模组10，通过在贴片单元200A上开设至少一个通孔200a，可以延长电流传输路径，拓宽天线模组10的工作频段，减小天线模组10的体积，使得天线模组10小型化。且通过馈电部500向天线阵列和馈地部400耦合馈电，可以使得天线模组10工作于相同或者不同的频段，有助于实现单频段或者双频段射频信号的收发。
请继续参阅图5和图6，所述第一贴片210包括第一馈地点210A，所述第二贴片220包括第二馈地点220A，所述馈地部400包括间隔的第一馈地件410和第二馈地件420，所述第一馈地件410和所述第二馈地件420中的至少一个的长度大于所述贴片阵列200面对所述馈地层300的表面与所述馈地层300面对所述贴片阵列200的表面之间的距离，所述第一馈地件410电连接于所述第一馈地点210A和所述馈地层300之间，所述第二馈地件420电连接于所述第二馈地点220A和所述馈地层300之间。第一馈地件410朝向第一贴片210远离馈电部500的一侧弯折，第二馈地件420朝向第二贴片220远离馈电部500的一侧弯折。第一馈地件410和第二馈地件420用于延长耦合电流的传输路径，在提升天线模组10收发的射频信号的带宽的同时，减小天线模组10的厚度。
请继续参阅图7，所述第一贴片210背离所述馈电部500的边缘部位具有第一收容孔250a，所述第二贴片220背离所述馈电部500的边缘部位具有第二收容孔260a，所述第一收容孔250a和所述第二收容孔260a均为通孔，所述第一收容孔250a的开口方向与所述第二收容孔260a的开口方向相互背离。
其中，第一收容孔250a可以为矩形孔，也可以为弧形孔。第二收容孔260a可以为矩形孔，也可以为弧形孔。第一收容孔250a和第二收容孔260a的大小保持一致，可以使得馈电部500的电流信号耦合至第一贴片210和第二贴片220时，耦合产生的电流信号在第一贴片210和第二贴片220上的分布较为均匀，从而有助于改善天线模组10的辐射性能。
请继续参阅图8，所述第一贴片210背离所述馈电部500的中间部位具有第一弯曲形缝隙210b，所述第二贴片220背离所述馈电部500的中间部位具有第二弯曲形缝隙220b，所述第一弯曲形缝隙210b和所述第二弯曲形缝隙220b均为通孔，所述第一弯曲形缝隙210b的开口方向与所述第二弯曲形缝隙220b的开口方向相互背离。
其中，弯曲形缝隙可以为C形槽，U形槽，折线形槽等。由于第一弯曲形缝隙210b位于第一贴片210的中间位置，第二弯曲形缝隙220b位于第二贴片220的中间位置，馈电部500耦合至第一贴片210和第二贴片220上的电流信号呈环形传输，有助于延长电流的传输路径，进而可以拓宽天线模组10收发射频信号的带宽。第一贴片210和第二贴片220呈镜像对称设置，可以确保第一贴片210和第二贴片220的性能保持一致，从而可以使得天线模组10的辐射性能较为稳定。且通过在贴片单元200A上设置弯曲形缝隙，可以减小天线模组10占用的体积大小，实现天线模组10的小型化。
请继续参阅图9，所述第一贴片210靠近所述馈电部500的边缘部位具有多个阵列排布的第一金属化过孔210c，所述第二贴片220靠近所述馈电部500的边缘部位具有多个阵列排布的第二金属化过孔220c。
其中，相邻两个第一金属化过孔210c之间的距离保持一致，相邻两个第二金属化过孔220c之间的距离保持一致。所述第一金属化过孔210c和所述第二金属化过孔220c用于对所述第一贴片210和所述第二贴片220形成隔离，从而防止第一贴片210和第二贴片220产生相互的干扰。
进一步的，所述馈地部400包括多个馈地件，所述馈地件与所述第一金属化过孔210c以及所述第二金属化过孔220c之间具有一一对应关系，所述馈地件电连接于所述第一金属化过孔210c，以将所述第一贴片210和所述馈地层300电连接，所述馈地件电连接于所述第二金属化过孔220c，以将所述第二贴片220和所述馈地层300电连接。
具体的，一个第一金属化过孔210c对应设置一个馈地件，一个第二金属化过孔220c对应设置一个馈地件，馈地件电连接于第一金属化过孔210c，以将第一贴片210和馈地层300电连接。馈地件电连接于第二金属化过孔220c，以将第二贴片220和馈地层300电连接。多个馈地件产生同步的谐振，从而产生第二频段的射频信号。
请继续参阅图10，所述馈地部400包括弯折相连的第一部分401、第二部分402和第三部分403，所述第二部分402连接于所述第一部分401和所述第三部分403之间，所述第一部分401电连接于所述贴片阵列200，所述第三部分403电连接于所述馈地层300。所述馈地部400弯折呈“
Figure 758393DEST_PATH_IMAGE011
”形。
其中，第一部分401和第三部分403的延伸方向保持一致。第一部分401连接于贴片阵列200和第二部分402之间，第三部分403连接于馈地层300和第二部分402之间。具体的，所述第一部分401垂直于所述贴片阵列200所在的平面，所述第三部分403垂直于所述馈地层300所在的平面，所述第一部分401和所述第二部分402之间形成第一预设夹角，且所述第二部分402和所述第三部分403之间形成第二预设夹角，所述第一预设夹角的取值范围为80°~100°，所述第二预设夹角的取值范围为80°~100°。其中，第一预设夹角可以与第二预设夹角相等，也可以不相等。在一种实施方式中，第一预设夹角为90度角，第二预设夹角为90度角。此时，贴片阵列200、第一部分401、第二部分402、第三部分403和馈地层300依次保持垂直，可以将贴片阵列200、第一部分401、第二部分402、第三部分403和馈地层300较为稳定的固定于介质基板100，且有助于提高制备天线模组10时的良率。
所述第二部分402为长条状贴片，所述第二部分402包括相对的第一端402a和第二端402b，所述第一端402a具有第一电连接端402c，所述第二端402b具有第二电连接端402d，所述第一部分401电连接于所述第一电连接端402c，所述第三部分403电连接于所述第二电连接端402d。
具体的，第二部分402呈长条形结构，包括相对的第一端402a和第二端402b，第一端402a具有第一电连接端402c，第二端402b具有第二电连接端402d，第一部分401电连接于第一电连接端402c和贴片阵列200之间，第三部分403电连接于第二电连接端402d和馈地层300之间。此时，可以增强单位面积上耦合电流的强度，以便于对馈地部400收发的射频信号的频段进行调节，使得馈地部400谐振于预设频段。
进一步的，第一部分401和第三部分403也可以呈长条形结构，还可以呈柱状结构。通过弯折相连的第一部分401、第二部分402和第三部分403可以延长馈电部500耦合至馈地部400上的耦合电流的传输路径，从而提升天线模组10收发射频信号的带宽。
请继续参阅图11，所述第二部分402为正方形贴片或者圆形贴片，所述第二部分402包括间隔设置的第三电连接端402e和第四电连接端402f，所述第一部分401电连接于所述第三电连接端402e，所述第三部分403电连接于所述第四电连接端402f。
具体的，在一种实施方式中，第二部分402为矩形贴片或者圆形贴片，可以为长方形贴片或者正方形贴片，第二部分402具有间隔设置的第三电连接端402e和第四电连接端402f，第一部分401电连接于第三电连接端402e和贴片阵列200，第三部分403电连接于第四电连接端402f和馈地层300。此时，可以增大第二部分402的面积，当馈电部500上的电流信号耦合至馈地部400上时，可以增大耦合电流的铺地面积，使得耦合电流的传输较为均匀，进而使得天线模组10收发射频信号的性能较为稳定。
请继续参阅图12和图13，进一步的，所述第二部分402具有避让孔402A，所述避让孔402A避开所述第三电连接端402e和所述第四电连接端402f，所述避让孔402A与所述通孔200a错位设置。
其中，所述避让孔402A的形状可以为矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、十字形、梅花形、C字形、U字形、S形、耶路撒冷十字形中的一种或多种的组合。
具体的，在本实施方式中，第二部分402开设有一个或者多个避让孔402A，当馈电部500上的电流信号耦合至馈地部400上时，耦合电流在第二部分402上可以沿多个传输路径传输，从而可以延长耦合电流的传输路径，进而提升天线模组10收发射频信号的带宽。所述第三电连接端402e和所述第四电连接端402f避开所述避让孔402A设置，可以使得馈地部400与贴片阵列200以及馈地层300之间维持稳定的电连接关系。将避让孔402A于通孔200a错位设置，可以使得第二部分402产生的谐振信号透过避让孔402A辐射出去，从而提高天线模组10的辐射增益。
请继续参阅图14和图15，所述天线模组10包括馈电端口550，所述馈电部500包括弯折相连的第一段510和第二段520，所述第一段510电连接于所述馈电端口550，所述第一段510邻近所述馈地部400设置，所述第二段520邻近所述贴片阵列200设置，且所述第二段520位于相邻两个所述贴片单元200A之间。
具体的，所述天线模组10还包括射频芯片，所述射频芯片具有馈电端口550，所述馈电部500呈L形，包括弯折相连的第一段510和第二段520，所述第一段510电连接于馈电端口550，且第一段510邻近馈地部400设置，以便于第一段510上的电流信号耦合至馈地部400上，第二段520邻近贴片阵列200设置，且位于相邻两个贴片单元200A之间，以便于第二段520上的电流信号耦合至贴片阵列200上。
在一具体实施方式中，所述第二段520与所述贴片阵列200并排设置，且所述第二段520和所述贴片阵列200保持平齐。
具体的，第二段520与贴片阵列200间隔设置，当第二段520与贴片阵列200保持平齐时，第二段520上的电流信号可以较为方便的耦合至贴片阵列200上，以使得贴片阵列200谐振于第一频段，进而产生第一频段的射频信号。
进一步的，第一段510与馈地部400间隔设置，且第一段510邻近馈地部400设置，第一段510上的电流信号可以较为方便的耦合至馈地部400上，以使得馈地部400谐振于第二频段。在一种实施方式中，所述第一段510与所述第二段520保持垂直，可以使得第一段510和第二段520较为牢固的承载于介质基板100，有助于提升天线模组10的制备良率。
请继续参阅图14和图16，所述天线模组10包括馈电端口550，所述馈电部500包括弯折相连的第一段510、第二段520和第三段530，所述第二段520连接于所述第一段510和所述第三段530之间，所述第一段510电连接于所述馈电端口550，所述第一段510邻近所述馈地部400设置，所述第二段520邻近所述贴片阵列200设置，所述第三段530的延伸方向与所述第一段510保持一致，所述第三段530用于对所述贴片阵列200收发的所述第一频段及所述第二频段的射频信号进行空间阻抗匹配。
具体的，在本实施方式中，馈电部500包括依次弯折相连的第一段510、第二段520和第三段530，第一段510电连接于馈电端口550，第一段510和第三段530的延伸方向保持一致，第二段520连接于第一段510和第三段530之间，第一段510和第三段530邻近馈地部400设置，第二段520邻近贴片阵列200设置，第三段530用于对贴片阵列200收发的预设频段的射频信号进行空间阻抗匹配，即第三段530的长度可以对贴片阵列200收发的射频信号的频率进行调节。
进一步的，所述第三段530与所述馈地层300之间的距离取值范围为
Figure 236779DEST_PATH_IMAGE013
~
Figure 83512DEST_PATH_IMAGE009
，其中，所述
Figure 621941DEST_PATH_IMAGE008
为所述第一频段的中心频率与所述第二频段的中心频率的中间值对应的波长。当第三段530与馈地层300之间的距离位于
Figure 288546DEST_PATH_IMAGE013
~
Figure 570623DEST_PATH_IMAGE014
的范围内时，第三段530的长度取值范围为
Figure 271862DEST_PATH_IMAGE013
~
Figure 246772DEST_PATH_IMAGE015
，此时，可以对贴片阵列200收发射频信号的频率进行调节，以使得天线模组10具有更高的辐射效率。
请继续参阅图17，本申请实施例还提供一种电子设备1，所述电子设备1包括主板20和如上任意实施例提供的天线模组10，所述天线模组10与所述主板20电性连接，所述天线模组10用于在所述主板20的控制下收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号。
其中，所述电子设备1可以是任何具备通信功能的设备。例如：平板电脑、手机、电子阅读器、遥控器、个人计算机(Personal Computer，PC)、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等具有通信功能的智能设备。
其中，所述主板20可以为电子设备1的PCB板。所述主板20和所述天线模组10电连接，主板20上设置有激励源，所述激励源用于产生激励信号，所述激励信号用于控制天线模组10收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号。
本申请实施例提供的电子设备1包括电连接的主板20和天线模组10，通过在贴片单元200A上开设至少一个通孔200a，可以延长电流传输路径，拓宽天线模组10的工作频段，减小天线模组10的体积，使得天线模组10小型化。且通过馈电部500向天线阵列和馈地部400耦合馈电，可以使得天线模组10工作于相同或者不同的频段，有助于实现单频段或者双频段射频信号的收发。当天线模组10应用于电子设备1时，可以减小电子设备1的厚度。
所述电子设备1还包括电池盖30，所述电池盖30与所述天线模组10间隔设置，所述电池盖30至少部分位于所述天线模组10收发射频信号的辐射方向范围内，所述天线模组10在所述主板20的控制下透过所述电池盖30收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号，所述电池盖30的材质为塑料、玻璃、蓝宝石和陶瓷中的任意一种或者多种。
具体的，在电子设备1的结构排布中，电池盖30至少部分结构位于天线模组10收发射频信号的预设方向范围内，因此，电池盖30也会对天线模组10的辐射特性产生影响。为此，天线模组10收发的射频信号可以透过电池盖30传输，可以使得天线模组10在电子设备1的结构排布中具有稳定的辐射性能。也就是说，电池盖30不会阻挡射频信号的传输，电池盖30可以为塑料、玻璃、蓝宝石和陶瓷中的一种或多种的组合。
进一步的，所述主板20位于所述天线模组10背离所述电池盖30的一侧，所述主板20用于将所述天线模组10发出的所述第一频段及所述第二频段的射频信号朝向所述电池盖30的一侧反射。
所述主板20与所述电池盖30间隔设置，所述电池盖30围设形成收容空间S，所述主板20位于所述收容空间S内，所述天线模组10电连接于所述主板20，所述主板20至少部分用于反射所述天线模组10发出的所述第一频段及所述第二频段的射频信号，以使得经过反射后的所述第一频段及所述第二频段的射频信号透过所述电池盖30辐射至自由空间；所述主板20还用于将从自由空间透过所述电池盖30辐射至所述天线模组10的第一频段及第二频段的射频信号朝向所述天线模组10的辐射面反射。
请继续参阅图18，所述电池盖30包括背板31和环绕所述背板31的侧板32，所述侧板32位于所述天线模组10收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
具体的，当所述天线模组10的辐射方向朝向所述电池盖30的侧板32时，可以采用侧板32对天线模组10收发的射频信号进行空间阻抗匹配，此时，充分考虑了天线模组10在电子设备1的整机环境中的结构排布，如此便可以保证天线模组10在整机环境中的辐射效果。
请继续参阅图19，所述电池盖30包括背板31和环绕所述背板31的侧板32，所述背板31位于所述天线模组10收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
具体的，当所述天线模组10朝向所述电池盖30的背板31时，可以采用背板31对天线模组10收发的射频信号进行空间阻抗匹配，此时，充分考虑了天线模组10在电子设备1的整机环境中的结构排布，如此便可以保证天线模组10在整机环境中的辐射效果。
请继续参阅图20，所述电池盖30包括背板31和环绕所述背板31的侧板32，所述天线模组10包括第一模组11和第二模组12，所述第一模组11的辐射面朝向所述背板31，所述第二模组12的辐射面朝向所述侧板32。
具体的，在本实施方式中，第一模组11和第二模组12的辐射方向不同，第一模组11的辐射面朝向背板31，第二模组12的辐射面朝向侧板32，从而可以使得天线模组10收发射频信号的方向多样化，当天线模组10采用一个方向收发射频信号受到遮挡时，可以采用另一个方向收发射频信号，从而使得天线模组10收发射频信号较为稳定。
请继续参阅图21，所述电子设备1还包括屏幕40，所述屏幕40与所述天线模组10间隔设置，所述屏幕40至少部分位于所述天线模组10收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
具体的，当所述天线模组10朝向所述屏幕40时，可以采用屏幕40对天线模组10收发的射频信号进行空间阻抗匹配，此时，充分考虑了天线模组10在电子设备1的整机环境中的结构排布，如此便可以保证天线模组10在整机环境中的辐射效果。
请继续参阅图22，图22是1×4天线阵列各端口回波损耗的曲线示意图。横坐标表示频率，单位：GHz，纵坐标表示回波损耗，单位：dB。本申请中1×4天线阵列的尺寸为20mm×3.8 mm×0.8mm，天线阵列的厚度为0.8mm。在图中，1×4天线阵列的四个端口分别记为S1,1、S2,2、S3,3和S4,4，对应的回波损耗曲线依次为①、②、③和④。可以看出，由于1×4天线阵列呈现对称设置，因此，天线阵列端口S1,1对应的回波损耗曲线①与天线阵列端口S4,4对应的回波损耗曲线④基本重合，天线阵列端口S2,2对应的回波损耗曲线②与天线阵列端口S3,3对应的回波损耗曲线③基本重合。在标记点1处，频率为24.25GHz，对应的回波损耗为-20.681dB。在标记点2处，频率为37GHz，对应的回波损耗为-8.4792dB。在标记点3处，频率为40GHz，对应的回波损耗为-12.186dB。在标记点4处，频率为29.5GHz，对应的回波损耗为-7.7266dB。也就是说，1×4天线阵列可以覆盖n257、n258、n261和n260毫米波全频段。S11≤-10dB的频段区间为23GHz~41.6GHz，1×4天线阵列的阻抗带宽为18.6GHz。
请继续参阅图23，图23是1×4天线阵列的贴片单元端口之间的隔离度曲线示意图。横坐标表示频率，单位：GHz，纵坐标表示隔离度，单位：dB。在图中，同一个天线模组内的贴片单元端口记为S2,1和S3,2，在标记点1处，频率为24.25GHz，对应的隔离度为-16.216dB。在标记点2处，频率为40GHz，对应的隔离度为-22.028dB。也就是说，1×4天线阵列可以覆盖n257、n258、n261和n260毫米波全频段。且天线模组内贴片单元端口之间的隔离度较大，可以避免相邻贴片单元之间产生的相互干扰。
请继续参阅图24，图24是天线模组在24.25GHz频段沿主方向的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点24.25GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到9.72dB。
请继续参阅图25，图25是天线模组在24.25GHz频段沿45度方向的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点24.25GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到7.51dB。
请继续参阅图26，图26是天线模组在28GHz频段的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点28GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到10dB。
请继续参阅图27，图27是天线模组在28GHz频段沿45度方向的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点28GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到9.4dB。
请继续参阅图28，图28是天线模组在39GHz频段的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点39GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到11.9dB。
请继续参阅图29，图29是天线模组在39GHz频段沿30度方向的辐射增益方向图。其中，z轴表示天线模组的辐射方向，xy轴表示天线模组相对于主瓣方向的辐射角度。可以看到，在谐振频点39GHz处具有极大的增益、方向性提升，峰值增益达到9.91dB。
请继续参阅图30，图30是天线模组的峰值增益随频率的变化曲线示意图。横坐标表示频率，单位：GHz，纵坐标表示峰值增益。在标记点1处，频率为24.25GHz，对应的峰值增益为9.7225。在标记点2处，频率为29.5GHz，对应的峰值增益为9.8989。在标记点3处，频率为37GHz，对应的峰值增益为11.098。在标记点4处，频率为40GHz，对应的峰值增益为12.021。可以看出，1×4天线阵列可以覆盖n257、n258、n261和n260毫米波全频段，且随着频率从24.25GHz增加到40GHz时，天线模组的峰值增益基本上是逐渐增加的，随着频率从40GHz增加到42GHz时，天线模组的峰值增益逐渐减小。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (29)

1.一种天线模组，其特征在于，所述天线模组包括：
介质基板；
贴片阵列，所述贴片阵列承载于所述介质基板，所述贴片阵列包括至少两个贴片单元，每个所述贴片单元具有至少一个通孔，所述贴片阵列构成电偶极子天线，且贴片阵列上的电流在水平平面内；
馈地层，所述馈地层承载于所述介质基板，且所述馈地层与所述贴片阵列间隔设置；
馈地部，所述馈地部电连接于所述贴片阵列和所述馈地层之间，所述馈地部构成磁偶极子天线，所述馈地部上的电流方向在垂直方向，所述贴片阵列的辐射方向与所述馈地部的辐射方向保持正交；及
馈电部，所述馈电部用于馈入电流信号，所述电流信号耦合至所述贴片阵列，以激发所述贴片阵列谐振于第一频段，所述电流信号耦合至所述馈地部，以激发所述馈地部谐振于第二频段，且当馈电部上的电流耦合至所述贴片单元时，所述通孔用于使得耦合电流呈环形传输；
所述贴片阵列包括间隔设置的第一贴片和第二贴片，所述第一贴片背离所述馈电部的边缘部位具有第一收容孔，所述第二贴片背离所述馈电部的边缘部位具有第二收容孔，所述第一收容孔和所述第二收容孔均为通孔，所述第一收容孔的开口方向与所述第二收容孔的开口方向相互背离，且所述第一收容孔的开口方向与所述第二收容孔的开口方向均背向所述馈电部。
2.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一贴片具有第一通孔，所述第二贴片具有第二通孔，所述第一贴片和所述第二贴片为镜像对称设置。
3.如权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述第一贴片包括第一馈地点，所述第二贴片包括第二馈地点，所述馈地部包括间隔的第一馈地件和第二馈地件，所述第一馈地件和所述第二馈地件中的至少一个的长度大于所述贴片阵列面对所述馈地层的表面与所述馈地层面对所述贴片阵列的表面之间的距离，所述第一馈地件电连接于所述第一馈地点和所述馈地层之间，所述第二馈地件电连接于所述第二馈地点和所述馈地层之间。
4.如权利要求1-3任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述通孔的数量为多个，多个所述通孔在所述贴片单元上呈阵列排布。
5.如权利要求1-3任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述通孔贯穿所述贴片单元的中间部位；或者，所述通孔贯穿所述贴片单元的边缘部位。
6.如权利要求4或者5所述的天线模组，其特征在于，所述通孔为矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形、十字形、梅花形、C字形、U字形、S形、耶路撒冷十字形中的一种或多种的组合。
7.如权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述第一贴片背离所述馈电部的中间部位具有第一弯曲形缝隙，所述第二贴片背离所述馈电部的中间部位具有第二弯曲形缝隙，所述第一弯曲形缝隙和所述第二弯曲形缝隙均为通孔，所述第一弯曲形缝隙的开口方向与所述第二弯曲形缝隙的开口方向相互背离。
8.如权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述第一贴片靠近所述馈电部的边缘部位具有多个阵列排布的第一金属化过孔，所述第二贴片靠近所述馈电部的边缘部位具有多个阵列排布的第二金属化过孔。
9.如权利要求8所述的天线模组，其特征在于，所述馈地部包括多个馈地件，所述馈地件与所述第一金属化过孔以及所述第二金属化过孔之间具有一一对应关系，所述馈地件电连接于所述第一金属化过孔，以将所述第一贴片和所述馈地层电连接，所述馈地件电连接于所述第二金属化过孔，以将所述第二贴片和所述馈地层电连接。
10.如权利要求1-9任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述馈地部的长度大于所述贴片阵列面对所述馈地层的表面与所述馈地层面对所述贴片阵列的表面之间的距离。
11.如权利要求10所述的天线模组，其特征在于，所述馈地部包括弯折相连的第一部分、第二部分和第三部分，所述第二部分连接于所述第一部分和所述第三部分之间，所述第一部分电连接于所述贴片阵列，所述第三部分电连接于所述馈地层。
12.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，所述第一部分垂直于所述贴片阵列所在的平面，所述第三部分垂直于所述馈地层所在的平面，所述第一部分和所述第二部分之间形成第一预设夹角，且所述第二部分和所述第三部分之间形成第二预设夹角，所述第一预设夹角的取值范围为80°~100°，所述第二预设夹角的取值范围为80°~100°。
13.如权利要求11所述的天线模组，其特征在于，所述第二部分为长条状贴片、正方形贴片或者圆形贴片，所述第二部分包括相对的第一端和第二端，所述第一端具有第一电连接端，所述第二端具有第二电连接端，所述第一部分电连接于所述第一电连接端，所述第三部分电连接于所述第二电连接端。
14.如权利要求13所述的天线模组，其特征在于，所述第二部分具有避让孔，所述避让孔避开所述第一电连接端和所述第二电连接端，所述避让孔与所述通孔错位设置。
15.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述贴片阵列在所述介质基板上的投影位于所述馈地层在所述介质基板上的投影的范围内。
16.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一频段不同于所述第二频段，所述第一频段的最小值大于所述第二频段的最大值，所述第一频段和所述第二频段共同构成预设频段，所述预设频段至少包括3GPP毫米波全频段。
17.如权利要求1-16任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述馈地层的尺寸为
Figure 133217DEST_PATH_IMAGE002
，所述贴片阵列与所述馈地层之间的距离为
Figure 116216DEST_PATH_IMAGE004
，其中，所述
Figure 449108DEST_PATH_IMAGE006
为所述第一频段的中心频率与所述第二频段的中心频率的中间值对应的波长。
18.如权利要求1-16任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组包括馈电端口，所述馈电部包括弯折相连的第一段和第二段，所述第一段电连接于所述馈电端口，所述第一段邻近所述馈地部设置，所述第二段邻近所述贴片阵列设置，且所述第二段位于相邻两个所述贴片单元之间。
19.如权利要求18所述的天线模组，其特征在于，所述第二段与所述贴片阵列并排设置，且所述第二段和所述贴片阵列保持平齐。
20.如权利要求18或者19所述的天线模组，其特征在于，所述第一段与所述第二段保持垂直。
21.如权利要求1-20任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组包括馈电端口，所述馈电部包括弯折相连的第一段、第二段和第三段，所述第二段连接于所述第一段和所述第三段之间，所述第一段电连接于所述馈电端口，所述第一段邻近所述馈地部设置，所述第二段邻近所述贴片阵列设置，所述第三段的延伸方向与所述第一段保持一致，所述第三段用于对所述贴片阵列收发的所述第一频段及所述第二频段的射频信号进行空间阻抗匹配。
22.如权利要求21所述的天线模组，其特征在于，所述第三段与所述馈地层之间的距离取值范围为
Figure 466743DEST_PATH_IMAGE008
~
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，其中，所述
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为所述第一频段的中心频率与所述第二频段的中心频率的中间值对应的波长。
23.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括主板和如权利要求1-22任意一项所述的天线模组，所述天线模组与所述主板电性连接，所述天线模组用于在所述主板的控制下收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号。
24.如权利要求23所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括电池盖，所述电池盖与所述天线模组间隔设置，所述电池盖至少部分位于所述天线模组收发射频信号的辐射方向范围内，所述天线模组在所述主板的控制下透过所述电池盖收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号，所述电池盖的材质为塑料、玻璃、蓝宝石和陶瓷中的任意一种或者多种。
25.如权利要求24所述的电子设备，其特征在于，所述主板位于所述天线模组背离所述电池盖的一侧，所述主板用于将所述天线模组发出的所述第一频段及所述第二频段的射频信号朝向所述电池盖的一侧反射。
26.如权利要求24所述的电子设备，其特征在于，所述电池盖包括背板和环绕所述背板的侧板，所述侧板位于所述天线模组收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
27.如权利要求24所述的电子设备，其特征在于，所述电池盖包括背板和环绕所述背板的侧板，所述背板位于所述天线模组收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
28.如权利要求24所述的电子设备，其特征在于，所述电池盖包括背板和环绕所述背板的侧板，所述天线模组包括第一模组和第二模组，所述第一模组的辐射面朝向所述背板，所述第二模组的辐射面朝向所述侧板。
29.如权利要求23所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括屏幕，所述屏幕与所述天线模组间隔设置，所述屏幕至少部分位于所述天线模组收发所述第一频段及所述第二频段的射频信号的辐射方向范围内。
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