CN112787080A - 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。所述天线模组包括介质基板、第一天线阵列、第二天线阵列、射频芯片和开关单元，第一天线阵列和第二天线阵列均承载于所述介质基板且间隔设置；所述射频芯片位于所述介质基板的一侧；所述开关单元电连接于所述第一天线阵列与所述射频芯片之间，以及电连接于所述第二天线阵列与所述射频芯片之间，当所述开关单元处于第一状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列同时工作且工作于相同的频段；当所述开关单元处于第二状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别独立工作。本申请实施例提供的天线模组可以在不同模式下进行切换，既可以实现大角度扫描，也可以支持大的数据流量。
Description
技术领域
本申请涉及天线技术领域，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。为了提升天线模组的灵活度，需要对天线模组的射频架构进行设置，以使得天线可以工作于不同模式。
发明内容
本申请实施例提供一种天线模组及电子设备，天线模组可以在不同模式之间进行切换，既可以实现大角度扫描，也可以支持大的数据流量。
第一方面，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；
第一天线阵列，所述第一天线阵列承载于所述介质基板；
第二天线阵列，所述第二天线阵列承载于所述介质基板，且所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔设置；
射频芯片，所述射频芯片位于所述介质基板的一侧；及
开关单元，所述开关单元电连接于所述第一天线阵列与所述射频芯片之间，以及电连接于所述第二天线阵列与所述射频芯片之间，当所述开关单元处于第一状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列同时工作且工作于相同的频段；当所述开关单元处于第二状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别独立工作。
本申请实施例的天线模组包括承载于介质基板上的第一天线阵列和第二天线阵列，第一天线阵列和第二天线阵列间隔设置，射频芯片位于介质基板的一侧，开关单元电连接于射频芯片和第一天线阵列之间，且开关单元电连接于射频芯片和第二天线阵列之间，当开关单元处于第一状态时，第一天线阵列和第二天线阵列同时工作且工作于相同的频段。当开关单元处于第二状态时，第一天线阵列和第二天线阵列分别独立工作。通过开关单元不同状态的切换，可以使得天线模组处于不同的工作模式。
第二方面，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，所述射频芯片与所述主板电性连接，所述主板用于向所述射频芯片提供激励信号，所述激励信号传输至所述第一天线阵列和所述第二天线阵列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列谐振产生射频信号。
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是本申请实施例提供的天线模组的开关单元处于第一状态的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的天线模组的开关单元处于第二状态的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的天线模组对应的结构框图的示意图；
图4是本申请实施例提供的天线模组的另一种结构示意图；
图5是本申请实施例提供的天线模组对应的另一种结构框图的示意图；
图6是本申请实施例提供的天线模组对应的又一种结构框图的示意图；
图7是本申请实施例提供的天线模组中辐射体的一种排布结构示意图；
图8是本申请实施例提供的天线模组中辐射体的另一种排布结构示意图；
图9是本申请实施例提供的天线模组中辐射体的又一种排布结构示意图；
图10是本申请实施例提供的天线模组中辐射体的又一种排布结构示意图；
图11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12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13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14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15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16是1×4的天线阵列构成的天线模组的结构示意图；
图17是1×8的天线阵列构成的天线模组的结构示意图；
图18是1×4的天线阵列构成的天线模组工作于28GHz在0°的扫描增益方向示意图；
图19是1×4的天线阵列构成的天线模组工作于28GHz在45°的扫描增益方向示意图；
图20是1×8的天线阵列构成的天线模组工作于28GHz在0°的扫描增益方向示意图；
图21是1×8的天线阵列构成的天线模组工作于28GHz在45°的扫描增益方向示意图；
图22是1×4天线阵列和1×8天线阵列扫描到45°的增益对比的曲线示意图。
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。
请一并参阅图1、图2和图3，本申请实施例提供的天线模组10包括介质基板100、第一天线阵列200、第二天线阵列300、射频芯片400和开关单元500，第一天线阵列200和第二天线阵列300均承载于介质基板100上，且所述第二天线阵列300与所述第一天线阵列200间隔设置；所述射频芯片400位于所述介质基板100的一侧，所述开关单元500电连接于所述第一天线阵列200与所述射频芯片400之间，以及电连接于所述第二天线阵列300与所述射频芯片400之间，当所述开关单元500处于第一状态时，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300同时工作且工作于相同的频段；当所述开关单元500处于第二状态时，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300分别独立工作。
其中，天线模组10可以为但不仅限于为毫米波模组。当所述天线模组10为毫米波模组时，天线模组10用于收发预设频段的毫米波射频信号。在其他实施方式中，所述天线模组10还可辐射太赫兹频段的射频信号。
所述天线模组10可以采用高密度互连(High Density Interconnector,HDI)工艺或者是集成电路(Integrated Circuit,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。
其中，所述第一天线阵列200中辐射体的数量可以为一个，也可以为多个，所述第二天线阵列300中辐射体的数量可以为一个，也可以为多个。
第一天线阵列200中天线辐射体的数量可以与第二天线阵列300中天线辐射体的数量相同，第一天线阵列200中天线辐射体的数量也可以与第二天线阵列300中天线辐射体的数量不同。以第一天线阵列200中有4个天线辐射体，第二天线阵列300中有4个天线辐射体为例进行说明，当开关单元500处于第一状态时，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300同时工作且工作于相同的频段，此时，天线模组10工作于1×8的天线阵列模式，支持宽角度扫描，可以提供较高的等效全向辐射功率，可以抑制大角度扫描栅瓣，用于射频信号较弱的情况下，有助于提高辐射增益。当开关单元500处于第二状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作，此时，天线模组10可以工作于2个1×4的天线阵列模式下支持2×2的多输入多输出((Multiple-Input Multiple-Output，MIMO)天线，可以支持较大的数据流量。或者仅工作于1个1×4的天线阵列模式下，有助于降低功耗。
在一种实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300位于介质基板100的同一侧，射频芯片400位于介质基板100上背离第一天线阵列200的一侧。所述开关单元500集成于射频芯片400中，所述射频芯片400具有激励信号产生模块和控制模块，所述激励信号产生模块用于向第一天线阵列200和第二天线阵列300产生激励信号，所述控制模块用于控制开关单元500处于第一状态和第二状态。当射频芯片400控制开关单元500处于第一状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同的频段。当射频芯片400控制开关单元500处于第二状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作。将开关单元500集成于射频芯片400中，可以直接通过射频芯片400的控制模块对开关单元500的状态进行控制，无需在射频芯片400的外部设置控制器来控制开关单元500的状态。
在另一种实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300位于介质基板100的同一侧，射频芯片400位于介质基板100上背离第一天线阵列200的一侧。所述开关单元500设置在射频芯片400之外，所述开关单元500通过天线模组10中额外设置的控制器来控制开关单元500的状态切换。此时，无需对射频芯片400本身进行改进，提高了射频芯片400的独立性。且开关单元500的设置位置可以较为灵活，开关单元500可以集成在介质基板100内，也可以承载于介质基板100上，提高了开关单元500的灵活性。
在一种实施方式中，当所述开关单元500处于所述第二状态时，所述第一天线阵列200用于收发第一频段的射频信号，所述第二天线阵列300用于收发第二频段的射频信号，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作，所述第一频段不同于所述第二频段，且所述第一频段的最小值大于所述第二频段的最大值。也就是说，第一天线阵列200工作的第一频段与第二天线阵列300工作的第二频段之间没有交集，可以通过第一天线阵列200和第二天线阵列300分别实现不同的功能，且相互之间由于没有交集，不存产生相互的干扰问题。
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450MHz～6GHz，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(24.25～27.5GHz)，n261(27.5～28.35GHz)和n260(37～40GHz)。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。
在另一种实施方式中，当所述开关单元500处于所述第二状态时，所述第一天线阵列200用于收发第一频段的射频信号，所述第二天线阵列300用于收发第二频段的射频信号，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作，且所述第一频段与所述第二频段相同。也就是说，第一天线阵列200工作的第一频段与第二天线阵列300工作的第二频段保持一致，此时，可以支持较大的数据流量，且可以实现MIMO天线。
在一种实施方式中，所述第一天线阵列200中辐射体的数量与所述第二天线阵列300中辐射体的数量相等。此时，针对第一天线阵列200中辐射体的控制策略可以与第二天线阵列300中辐射体的控制策略保持一致，降低了对第一天线阵列200和第二天线阵列300的控制难度。且可以实现MIMO天线，可以支持较大的数据流量。
在另一种实施方式中，所述第一天线阵列200中辐射体的数量与所述第二天线阵列300中辐射体的数量不等。此时，针对第一天线阵列200中辐射体的控制和第二天线阵列300中辐射体的控制可以采用不同的策略，增加了对第一天线阵列200和第二天线阵列300控制的灵活性。且由于第一天线阵列200和第二天线阵列300中辐射体的数量不同，第一天线阵列200和第二天线阵列300可以工作于不同的频段，避免了第一天线阵列200和第二天线阵列300之间产生相互的干扰，有助于提升天线模组10工作时的稳定性。
在一种实施方式中，所述射频芯片400包括第一输出端410和第二输出端420，所述第一输出端410用于输出第一激励信号，所述第二输出端420用于输出第二激励信号，所述开关单元500具有第一导电端510、第二导电端520、及第三导电端530，所述第一导电端510电连接于所述第一天线阵列200，所述第二导电端520电连接于所述第二输出端420和所述第二天线阵列300之间，所述第三导电端530电连接所述第一输出端410，当所述第一导电端510与所述第二导电端520电连接时，所述开关单元500处于所述第一状态；当所述第二导电端520电连接于所述第三导电端530时，所述开关单元500处于所述第二状态。
请继续参阅图4和图5，在另一种实施方式中，所述天线模组10还包括第一混频器450和第二混频器460，所述第一混频器450的输入端电连接于所述第一输出端410，所述第二混频器460的输入端电连接于所述第二输出端420，且所述第二混频器460的输出端电连接于所述第二天线阵列300，所述第一导电端510电连接于所述第一天线阵列200，第二导电端520电连接于第二混频器460的输出端，所述第三导电端530电连接所述第一混频器450的输出端，当所述第一导电端510与所述第二导电端520电连接时，所述开关单元500处于所述第一状态；当所述第二导电端520电连接于所述第三导电端530时，所述开关单元500处于所述第二状态。
其中，混频器又称变频器，混频器是输出信号频率等于两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。混频器通常由非线性元件和选频回路构成。混频器用于对射频信号进行处理，为实现混频功能，混频器还需要接收来自压控振荡器的本振信号，其电路完全工作在射频频段。
具体的，所述第一输出端410用于向第一混频器450的输入端输入第一激励信号，第二输出端420用于向第二混频器460的输入端输入第二激励信号，此外，第二混频器460的输出端电连接于第二天线阵列300。
开关单元500可以为单刀双掷开关，开关单元500具有第一导电端510、第二导电端520和第三导电端530，第一导电端510电连接于第一天线阵列200，第二导电端520电连接于第二混频器460的输出端，第三导电端530电连接于第一混频器450的输出端，当第一导电端510电连接于第二导电端520时，开关单元500处于第一状态，此时，第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同频段。当第一导电端510电连接于第三导电端530时，开关单元500处于第二状态，此时，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作。
请继续参阅图6，所述天线模组10还包括第一滤波器610和第二滤波器620，所述第一滤波器610电连接于所述第一输出端410和所述第一混频器450之间，所述第二滤波器620电连接于所述第二输出端420和所述第二混频器460之间。
其中，滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路。滤波器可以对天线阵列中特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，得到一个特定频率的信号，或消除一个特定频率后的信号。将第一滤波器610电连接于第一输出端410和第一混频器450之间，且将第二滤波器620电连接于第二输出端420和第二混频器460之间，第一滤波器610用于对第一输出端410输出的第一激励信号进行滤波处理，第二滤波器620用于对第二输出端420输出的第二激励信号进行滤波处理，以去除第一激励信号和第二激励信号中的杂波，可以提升天线模组10辐射的稳定性。
请继续参阅图7，所述第一天线阵列200包括间隔排布的第一辐射体210和第二辐射体220，所述第二天线阵列300包括间隔排布的第三辐射体310和第四辐射体320，所述第一辐射体210、所述第二辐射体220、所述第三辐射体310和所述第四辐射体320依次间隔排布于所述介质基板100上。
其中，第一天线阵列200和第二天线阵列300间隔设置，第一辐射体210、第二辐射体220、第三辐射体310和第四辐射体320依次间隔排布于介质基板100上，且相邻的辐射体之间的间距保持一致，且间距可以为λ/2，其中，λ为天线模组10收发射频信号的波长。所述第一辐射体210、所述第二辐射体220、所述第三辐射体310和所述第四辐射体320均为贴片天线，且所述第一辐射体210、所述第二辐射体220、所述第三辐射体310和所述第四辐射体320的尺寸大小保持一致。此时，第一辐射体210、第二辐射体220、第三辐射体310和第四辐射体320在介质基板100上呈现对称设置，第一辐射体210和第四辐射体320的辐射特性基本一致，第二辐射体220和第三辐射体310的辐射特性基本一致，可以使得天线模组10的辐射特性较为稳定，且降低了对第一天线阵列200和第二天线阵列300进行控制的难度。
具体的，相邻的所述贴片天线之间的间距保持一致，且所述间距满足公式
其中，所述N为所述贴片天线的数量，所述θmax为所述第一天线阵列200或所述第二天线阵列300的最大扫描角度，所述λ为所述第一天线阵列200或所述第二天线阵列300收发的射频信号的波长。
在一种实施方式中，当开关单元500处于第一状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同的频段，所述N等于2、3、4......，所述θmax为所述天线模组10的最大扫描角度，所述λ为所述天线模组10收发的射频信号的波长。所述d为天线模组10中相邻两个贴片天线之间的间距。当开关单元500处于第二状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作。在一种实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立且同时工作。在另一种实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300中的一个处于工作状态，有助于降低功耗。所述N等于2、3、4......，所述θmax为所述第一天线阵列200或者所述第二天线阵列300的最大扫描角度，所述λ为所述第一天线阵列200或者所述第二天线阵列300收发的射频信号的波长。所述d为所述第一天线阵列200或者所述第二天线阵列300中相邻两个贴片天线之间的间距。
请继续参阅图8，所述第一天线阵列200包括间隔排布的第一辐射体210和第二辐射体220，所述第二天线阵列300包括间隔排布的第三辐射体310和第四辐射体320，所述第一辐射体210、所述第三辐射体310、所述第四辐射体320和所述第二辐射体220依次间隔排布于所述介质基板100上。
具体的，在本实施方式中，第二天线阵列300位于第一天线阵列200的间隙内，即第三辐射体310和第四辐射体320位于第一辐射体210和第二辐射体220之间，且相邻的辐射体之间的间距保持一致。当仅第一天线阵列200工作时，第一辐射体210和第二辐射体220之间的间距较大，容易出现栅瓣，降低了辐射增益。当第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同频段时，相邻的辐射体之间的间距减小，有助于提升天线模组10的辐射增益，且可以实现大角度扫描，覆盖的辐射范围广，可以有效的抑制大角度扫描的栅瓣，可以应用在射频信号较弱的情况下。通过控制开关单元500的状态就可以对第一天线阵列200和第二天线阵列300的工作模式进行切换，增加了天线模组10的应用场景。
请继续参阅图9，所述第一天线阵列200包括间隔排布的第一辐射体210和第二辐射体220，所述第二天线阵列300包括间隔排布的第三辐射体310和第四辐射体320，所述第一辐射体210、所述第三辐射体310、所述第二辐射体220和所述第四辐射体320依次间隔排布于所述介质基板100上。
具体的，在本实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300相互穿插交错排布，第一辐射体210、第三辐射体310、第二辐射体220和第四辐射体320依次间隔排布于介质基板100上，且相邻的辐射体之间的间距保持一致。当仅第一天线阵列200或者仅第二天线阵列300工作时，第一辐射体210和第二辐射体220之间的间距较大，容易出现栅瓣，降低了辐射增益，此时，可以降低功耗。当第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同频段时，相邻的辐射体之间的间距减小，有助于提升天线模组10的辐射增益，且可以实现大角度扫描，覆盖的辐射范围广，可以有效的抑制大角度扫描的栅瓣，可以应用在射频信号较弱的情况下。通过控制开关单元500的状态就可以对第一天线阵列200和第二天线阵列300的工作模式进行切换，增加了天线模组10的应用场景。
请继续参阅图10，所述第一辐射体210、所述第二辐射体220、所述第三辐射体310和所述第四辐射体320均为贴片天线，所述第一辐射体210上开设有第一通孔211，所述第二辐射体220上开设有第二通孔221，所述第三辐射体310上开设有第三通孔311，所述第四辐射体320上开设有第四通孔321。
具体的，第一天线阵列200的第一辐射体210和第二辐射体220上分别开设有第一通孔211和第二通孔221，可以延长电流在第一辐射体210和第二辐射体220上的传输路径，有助于实现第一天线阵列200宽频带射频信号的收发。同样，第二天线阵列300的第三辐射体310和第四辐射体320上分别开设有第三通孔311和第四通孔321，可以延长电流在第三辐射体310和第四辐射体320上的传输路径，有助于实现第二天线阵列300宽频带射频信号的收发。
进一步的，所述第一通孔211的尺寸大小与所述第二通孔221的尺寸大小保持一致，可以使得第一辐射体210和第二辐射体220的辐射特性保持一致，有助于提升第一天线阵列200辐射的稳定性。可以理解的，在其他实施方式中，第三辐射体310上开设有第三通孔311，第四辐射体320上开设有第四通孔321。且第三通孔311的尺寸大小与第四通孔321的尺寸大小保持一致。进一步的，第一通孔211、第二通孔221、第三通孔311和第四通孔321的尺寸大小均保持一致，可以使得第一辐射体210、第二辐射体220、第三辐射体310和第四辐射体320的辐射特性相同，降低了对第一辐射体210、第二辐射体220、第三辐射体310和第四辐射体320进行控制的难度。
请继续一并参阅图1、图2和图11，本申请实施例提供的电子设备1包括主板20和如上任意实施例提供的天线模组10，所述射频芯片400与所述主板20电性连接，所述主板20用于向所述射频芯片400提供激励信号，所述激励信号传输至所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300谐振产生射频信号。
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，所述激励源与第一天线阵列200和第二天线阵列300电连接，所述激励源用于向第一天线阵列200产生第一激励信号，所述第一激励信号用于控制第一天线阵列200收发所述第一频段的射频信号。且所述激励源用于向第二天线阵列300产生第二激励信号，所述第二激励信号用于控制第二天线阵列300收发所述第二频段的射频信号。
其中，第一频段的射频信号可以与第二频段的射频信号相同，第一频段的射频信号也可以与第二频段的射频信号不同。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450MHz～6GHz，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(24.25～27.5GHz)，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。
本申请实施例提供的电子设备1包括电连接的天线模组10和主板20，天线模组10包括承载于介质基板100上的第一天线阵列200和第二天线阵列300，第一天线阵列200和第二天线阵列300间隔设置，射频芯片400位于介质基板100的一侧，开关单元500电连接于射频芯片400和第一天线阵列200之间，且开关单元500电连接于射频芯片400和第二天线阵列300之间，当开关单元500处于第一状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300同时工作且工作于相同的频段。当开关单元500处于第二状态时，第一天线阵列200和第二天线阵列300分别独立工作。通过开关单元500不同状态的切换，可以使得天线模组10处于不同的工作模式。
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，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300在所述主板20的控制下透过所述电池盖30收发射频信号，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，所述第一天线阵列200和所述第二天线阵列300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用于将所述第一天线阵列200发出的所述第一频段的射频信号及所述第二天线阵列300发出的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第一天线阵列200发出的所述第一频段的射频信号及所述第二天线阵列300发出的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辐射至所述第一天线阵列200的所述第一频段的射频信号及所述第二天线阵列300的所述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12，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，第一天线阵列200和第二天线阵列300的辐射面均朝向电池盖30的侧板32，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，如此便可以改善天线模组10在整机环境中的辐射效果，且可以提升侧板32方向的辐射增益。
请继续参阅图13，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，第一天线阵列200和第二天线阵列300的辐射面均朝向所述电池盖30的背板31，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，且可以提升背板31方向的辐射增益。
请继续参阅图14，所述电池盖30包括背板31和环绕所述背板31的侧板32，所述第一天线阵列200的辐射面朝向所述背板31，所述第二天线阵列300的辐射面朝向所述侧板32。
具体的，在本实施方式中，第一天线阵列200和第二天线阵列300的辐射方向不同，第一天线阵列200的辐射面朝向背板31，第二天线阵列300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。例如，当第一天线阵列200朝向背板31的辐射方向被遮挡时，可以采用第二天线阵列300朝向侧板32的辐射射频信号，如此，可以确保至少一个方向的辐射是可行的，保证了天线模组10辐射的稳定性。
请继续参阅图15，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，第一天线阵列200和第二天线阵列300的辐射面均朝向屏幕40，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，且可以提升天线模组10在屏幕40方向上的辐射增益。
请继续参阅图16，图16是1×4的天线阵列构成的天线模组10的结构示意图。四个辐射体依次间隔排布于介质基板100上，其中，介质基板100的长度尺寸为23毫米，宽度尺寸为5毫米。单独一个1×4的天线阵列构成的天线模组10在工作时可以降低功耗，两个1×4的天线阵列构成的MIMO天线在工作时可以迟滞较大的数据流量。
请继续参阅图17，图17是1×8的天线阵列构成的天线模组10的结构示意图。八个辐射体依次间隔排布于介质基板100上，其中，介质基板100的长度尺寸为23毫米，宽度尺寸为5毫米。相对于1×4的天线阵列构成的天线模组10而言，1×8的天线阵列构成的天线模组10中相邻的辐射体之间的间距减小，有助于实现大角度扫描，可以覆盖较广的辐射范围，可以抑制大角度扫描的栅瓣，且具有较高的等效全向辐射功率，具有较强的辐射增益。
请继续参阅图18，图18是1×4的天线阵列构成的天线模组10工作于28GHz在0°的扫描增益方向示意图。从图中可以看出，1×4的天线阵列构成的天线模组10的辐射增益为11.6dB，辐射增益较大，天线模组的通信质量较好。
请继续参阅图19，图19是1×4的天线阵列构成的天线模组10工作于28GHz在45°的扫描增益方向示意图。从图中可以看出，1×4的天线阵列构成的天线模组10的辐射增益为8.56dB，辐射增益较大，天线模组的通信质量较好。
请继续参阅图20，图20是1×8的天线阵列构成的天线模组10工作于28GHz在0°的扫描增益方向示意图。从图中可以看出，1×8的天线阵列构成的天线模组10的辐射增益为11dB，辐射增益较大，天线模组的通信质量较好。
请继续参阅图21，图21是1×8的天线阵列构成的天线模组10工作于28GHz在45°的扫描增益方向示意图。从图中可以看出，1×8的天线阵列构成的天线模组10的辐射增益为10dB，辐射增益较大，天线模组的通信质量较好。
请继续参阅图22，图22是1×4天线阵列和1×8天线阵列扫描到45°的增益对比的曲线示意图。图中曲线①表示1×4天线阵列的增益曲线示意图。曲线②表示1×8天线阵列的增益曲线示意图。可以看出，1×4天线阵列的增益和1×8天线阵列的增益基本保持同步，扫描到45°时，1×4天线阵列的增益小于1×8天线阵列的增益。
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 (22)
1.一种天线模组，其特征在于，所述天线模组包括：
介质基板；
第一天线阵列，所述第一天线阵列承载于所述介质基板；
第二天线阵列，所述第二天线阵列承载于所述介质基板，且所述第二天线阵列与所述第一天线阵列间隔设置；
射频芯片，所述射频芯片位于所述介质基板的一侧；及
开关单元，所述开关单元电连接于所述第一天线阵列与所述射频芯片之间，以及电连接于所述第二天线阵列与所述射频芯片之间，当所述开关单元处于第一状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列同时工作且工作于相同的频段；当所述开关单元处于第二状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别独立工作。
2.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列中辐射体的数量为一个或多个，所述第二天线阵列中辐射体的数量为一个或多个。
3.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列中辐射体的数量为四个，所述第二天线阵列中辐射体的数量也为四个，当所述开关单元处于第一状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列同时工作构成1×8的天线阵列；当所述开关单元处于第二状态时，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别独立工作构成两个1×4的天线阵列。
4.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列包括间隔排布的第一辐射体和第二辐射体，所述第二天线阵列包括间隔排布的第三辐射体和第四辐射体，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体依次间隔排布于所述介质基板上。
5.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列包括间隔排布的第一辐射体和第二辐射体，所述第二天线阵列包括间隔排布的第三辐射体和第四辐射体，所述第一辐射体、所述第三辐射体、所述第四辐射体和所述第二辐射体依次间隔排布于所述介质基板上。
6.如权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述第一天线阵列包括间隔排布的第一辐射体和第二辐射体，所述第二天线阵列包括间隔排布的第三辐射体和第四辐射体，所述第一辐射体、所述第三辐射体、所述第二辐射体和所述第四辐射体依次间隔排布于所述介质基板上。
7.如权利要求4-6任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体均为贴片天线，且所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体的尺寸大小保持一致。
8.如权利要求7所述的天线模组，其特征在于，相邻的所述贴片天线之间的间距保持一致，且所述间距满足公式
其中，所述N为所述贴片天线的数量，所述θmax为所述第一天线阵列或所述第二天线阵列的最大扫描角度，所述λ为所述第一天线阵列或所述第二天线阵列收发的射频信号的波长。
9.如权利要求4-6任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体均为贴片天线，所述第一辐射体上开设有第一通孔，所述第二辐射体上开设有第二通孔，所述第三辐射体开设有第三通孔，所述第四辐射体上开设有第四通孔。
10.如权利要求9所述的天线模组，其特征在于，所述第一通孔的尺寸大小与所述第二通孔的尺寸大小保持一致，所述第三通孔的尺寸大小与所述第四通孔的尺寸大小保持一致。
11.如权利要求1-10任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述射频芯片包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出第一激励信号，所述第二输出端用于输出第二激励信号，所述开关单元具有第一导电端、第二导电端、及第三导电端，所述第一导电端电连接于所述第一天线阵列，所述第二导电端电连接于所述第二输出端和所述第二天线阵列之间，所述第三导电端电连接所述第一输出端，当所述第一导电端与所述第二导电端电连接时，所述开关单元处于所述第一状态；当所述第二导电端电连接于所述第三导电端时，所述开关单元处于所述第二状态。
12.如权利要求1-10任意一项所述的天线模组，其特征在于，所述射频芯片包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端用于输出第一激励信号，所述第二输出端用于输出第二激励信号，所述天线模组还包括第一混频器和第二混频器，所述第一混频器的输入端电连接于所述第一输出端，所述第二混频器的输入端电连接于所述第二输出端，且所述第二混频器的输出端电连接于所述第二天线阵列，所述开关单元具有第一导电端、第二导电端、及第三导电端，所述第一导电端电连接于所述第一天线阵列，第二导电端电连接于第二混频器的输出端，所述第三导电端电连接所述第一混频器的输出端，当所述第一导电端与所述第二导电端电连接时，所述开关单元处于所述第一状态；当所述第二导电端电连接于所述第三导电端时，所述开关单元处于所述第二状态。
13.如权利要求12所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组还包括第一滤波器和第二滤波器，所述第一滤波器电连接于所述第一输出端和所述第一混频器之间，所述第二滤波器电连接于所述第二输出端和所述第二混频器之间。
14.如权利要求11-13任意一项所述的天线模组，其特征在于，当所述开关单元处于所述第二状态时，所述第一天线阵列用于收发第一频段的射频信号，所述第二天线阵列用于收发第二频段的射频信号，所述第一频段不同于所述第二频段，且所述第一频段的最小值大于所述第二频段的最大值。
15.如权利要求11-13任意一项所述的天线模组，其特征在于，当所述开关单元处于所述第二状态时，所述第一天线阵列用于收发第一频段的射频信号，所述第二天线阵列用于收发第二频段的射频信号，所述第一频段与所述第二频段相同。
16.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括主板和如权利要求1-15任意一项所述的天线模组，所述射频芯片与所述主板电性连接，所述主板用于向所述射频芯片提供激励信号，所述激励信号传输至所述第一天线阵列和所述第二天线阵列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列谐振产生射频信号。
17.如权利要求16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，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列在所述主板的控制下透过所述电池盖收发射频信号，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。
18.如权利要求17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第一天线阵列和所述第二天线阵列发出的射频信号朝向所述电池盖的一侧反射。
19.如权利要求17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射频信号的辐射方向范围内。
20.如权利要求17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射频信号的辐射方向范围内。
21.如权利要求17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，所述第一天线阵列的辐射面朝向所述背板，所述第二天线阵列的辐射面朝向所述侧板。
22.如权利要求16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射频信号的辐射方向范围内。
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