CN112889183A - 波束控制天线结构和包括所述结构的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种波束控制天线结构(1)包括印刷电路板(2)和导电组件(3)，其中，所述印刷电路板(2)的第一壁(4)和第二壁(5)与所述导电组件(3)的第一表面(3a)并列，所述印刷电路板(2)的所述第二壁(5)与所述导电组件(3)的所述第一表面(3a)紧靠并电连接；所述导电组件(3)的第二表面(3b)从所述导电组件(3)的所述第一表面(3a)沿着远离所述第一壁(4)的方向以角度(α)延伸；连接表面(6)在所述第一壁(4)和所述第二壁(5)之间延伸，使得在所述第一壁(4)和所述第二壁(5)之间形成凹槽(7)，所述凹槽(7)至少部分地与所述第一表面(3a)并列；所述凹槽(7)包括第一天线阵列(8)和第二天线阵列(9)，其中，所述第一天线阵列(8)发射或接收具有第一极化(P1)的第一辐射波束(B1)，所述第二天线阵列(9)发射或接收具有第二极化(P2)的第二辐射波束(B2)，所述第二极化(P2)与所述第一极化(P1)正交；以及所述第二表面(3b)在远离或朝向所述连接表面(6)的方向上控制所述第一辐射波束(B1)和所述第二辐射波束(B2)中的至少一个。这有助于改变至少一个所述辐射波束的辐射方向图的主瓣方向，使得所述两个天线阵列在相同方向上进行发射或接收。

Description

波束控制天线结构和包括所述结构的电子设备
技术领域
本公开涉及包括印刷电路板和导电组件的波束控制天线结构以及包括波束控制天线结构的电子设备。
背景技术
电子设备需要支持越来越多的无线信号技术，例如2G/3G/4G无线技术。对于即将到来的5G无线技术，频率范围将从sub-6GHz扩展到所谓的毫米波频率，例如28GHz和42GHz。对于毫米波频率，为了形成增益更高的辐射波束，需要天线阵列来解决传播介质中存在较高路径损耗的问题。然而，增益更高的辐射波束方向图会导致波束宽度较窄，因此采用相控天线阵列等波束控制技术以在特定的期望方向上控制波束。
然而，手机和平板电脑等移动电子设备可以朝向任意方向。因此，这些电子设备需要表现出尽可能接近完整的球形波束覆盖。这种覆盖很难实现，除了其他原因以外，还因为该波束会被大显示屏和/或用户握持该设备的手所阻挡。
通常，毫米波天线阵列设置在显示屏旁边，使得该显示屏不干扰波束覆盖。然而，趋向使用尽可能多地覆盖电子设备的超大显示屏使得天线阵列的可用空间非常有限，从而迫使天线阵列的尺寸显著减小并且性能受损，或者显示屏的很大部分处于非活动状态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的电子设备。上述及其他目的通过独立权利要求的特征来实现。进一步的实现方式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
根据第一方面，提供了一种波束控制天线结构，所述波束控制天线结构包括印刷电路板和导电组件，其中，所述印刷电路板的第一壁和第二壁与所述导电组件的第一表面并列；所述印刷电路板的所述第二壁与所述导电组件的所述第一表面紧靠并电连接；所述导电组件的第二表面从所述导电组件的所述第一表面沿着远离所述第一壁的方向以角度延伸；连接表面在所述第一壁和所述第二壁之间延伸，使得在所述第一壁和所述第二壁之间形成凹槽，所述凹槽至少部分地与所述第一表面并列；所述凹槽包括第一天线阵列和第二天线阵列；所述第一天线阵列沿着朝向所述第二表面的方向发射具有第一极化的第一辐射波束，或者沿着远离所述第二表面的方向接收所述第一辐射波束；所述第二天线阵列沿着朝向所述第二表面的所述方向发射具有第二极化的第二辐射波束，第二极化与所述第一极化正交，或者沿着远离所述第二表面的所述方向接收所述第二辐射波束；以及所述第二表面在远离或朝向所述连接表面的方向上控制所述第一辐射波束和所述第二辐射波束中的至少一个。
此类解决方案有助于改变至少一个所述辐射波束的辐射方向图的主瓣方向，使得所述两个天线阵列在相同方向上进行发射或接收。这不仅便于使用双极化，而且促进了所述两个辐射波束之间的相长干扰，从而提高天线性能并在所有方向和朝向上稳定通信。本公开实现了电子设备的双层极化MIMO/分集支持。此外，本公开支持大型显示屏，即覆盖设备表面85％以上的显示屏。这是有可能的，因为与现有技术相比，本天线结构占用的设备表面的尺寸减小到λ/20，λ为电磁辐射的波长。该设备表面的占用尺寸由该设备的印刷电路板的厚度(即所述印刷电路板的第一壁与第二壁之间的距离)限定。
在所述第一方面的一种可能的实现方式中，所述导电组件的所述第二表面从所述导电组件的所述第一表面以角度延伸，使得所述印刷电路板的所述第一壁与所述导电组件之间形成渐增间隙，从而使所述波束控制天线结构具有尽可能小的尺寸，同时仍然能促进辐射波束之间的相长干扰。天线阵列的高能效是通过渐增间隙实现的，该间隙配置为一种多级宽带阻抗变换结构。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一壁包括至少一个第一凹部，所述第二壁包括至少一个第二凹部，所述第二凹部与所述第一凹部至少部分对齐，所述第一凹部和所述第二凹部垂直于所述凹槽的纵向延伸方向延伸，从而使所述印刷电路板成为所述天线阵列的一部分，并便于使用双极化辐射波束。天线阵列的相邻天线振子之间的电磁隔离通过所述第一凹部和所述第二凹部实现，从而进一步提高天线阵列的效率。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线阵列包括至少一个第一天线振子，所述第一天线振子包括波导和第一信号馈电连接，所述波导由所述第一壁、所述第二壁、所述连接表面、所述导电组件的所述第一表面和所述导电组件的所述第二表面组成，所述第一信号馈电连接与所述第一壁耦合，从而提供一种天线阵列，所述天线阵列主要由其他先存的组件构造，并且需要尽可能少的额外组件。例如，所公开的天线振子仅需要所述第一壁和所述第二壁之间λ/20的额外空间。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述波导的尺寸在与所述连接表面平行的方向上从第一尺寸增大到第二尺寸，所述第一尺寸在邻近所述连接表面的所述第一壁和所述第二壁之间测量，所述第二尺寸在离所述连接表面最远的所述第二表面的末端处，在所述第一壁和所述导电组件的所述第二表面之间测量，从而促进了一种天线阵列，其具有尽可能小的尺寸，从而使显示屏具有尽可能大的尺寸并且具有较小或者无非活动区域。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一壁形成至少一个导体元件，所述导体元件邻近所述第一凹部中的至少一个而延伸，所述导体元件在垂直于所述连接表面的方向上呈锥形，从而使所述第一天线阵列的有效尺寸增大而不会对所述天线阵列的外部尺寸产生负面影响。所述第一天线振子的宽带阻抗匹配通过所述导体元件的锥形形状实现。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二天线阵列包括至少一个第二天线振子，所述第二天线振子包括第二信号馈电连接、至少一个导体和反射器，所述第二信号馈电连接与所述导体连接，所述反射器由所述第一凹部的底边缘组成，所述底边缘与所述连接表面平行地延伸，从而利用先存的组件形成所述第二天线阵列。所述第二天线阵列与所述第一天线阵列集成实现了电子设备的双层极化MIMO/分集支持。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二天线振子为偶极子天线，所述偶极子天线包括与所述反射器平行地延伸的两个导体。所述第一天线阵列和所述第二天线阵列的效率得到最大化，因为第一波导天线振子和第二偶极子天线振子的正交模式配置了天线振子之间的高度隔离。进一步地，偶极子天线振子利用了先前使用的天线方案的已知功能属性。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第二天线振子为包括一个导体的缝隙天线，所述导体与所述反射器平行地延伸穿过所述第一凹部。在设备的导电表面与天线的距离非常小的实现方式中，配置所述第二天线振子为缝隙天线具有高效率和宽带阻抗匹配。进一步地，锥形的缝隙天线实现了宽带性能。
在所述第一方面的另一种可能的实现方式中，所述第一天线阵列包括至少两个第一天线振子，所述第二天线阵列包括至少两个第二天线振子，第一天线振子和第二天线振子沿所述凹槽的所述纵向延伸方向交替排列，以便在一个公共空间内使用两个单独的天线阵列。通过所述至少两个天线振子的相干操作实现了双极化波束成形和波束扫描，从而进一步提高了阵列增益和球面覆盖。
根据第二方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括显示屏、外壳和如上所述的波束控制天线结构，所述波束控制天线结构至少部分地由所述显示屏和所述外壳包围，使得由所述波束控制天线结构控制的第一辐射波束和第二辐射波束能够沿着基本垂直于所述显示屏的方向在远离和朝向所述波束控制天线结构方向的至少一个方向上辐射穿过所述显示屏。
这不仅便于使用双极化，而且促进了所述两个辐射波束之间的相长干扰，从而提高天线性能并在所有方向和朝向上稳定通信。本公开支持高效波束成形，该高效波束成形不会被用户的手遮挡，因为在大多数可能的手持姿态和用户场景中，设备的显示屏仍暴露于自由空间中。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述外壳导电，且介电间隙将所述显示屏和所述波束控制天线结构与所述外壳分离，所述介电间隙至少部分地包括介电材料，使得被控制的辐射波束能够穿过所述介质间隙朝向或远离所述电子设备的外部。这样，所述天线结构就不受环境因素的影响。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述波束控制天线结构的第一天线阵列发射和接收具有第一极化的第一辐射波束，所述第一极化在基本垂直于所述显示屏的平面上延伸，所述第二天线阵列发射和接收具有第二极化的第二辐射波束，所述第二极化在基本垂直于所述显示屏的平面上延伸，从而便于使用双极化，提高了天线性能并实现了电子设备的双层极化MIMO/分集支持。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述波束控制天线结构的导电组件为摄像头、另一块印刷电路板、设备中框和显示屏屏蔽导体中的至少一种，从而利用先存组件而无需额外组件。因此，进一步减小了所述天线结构占用的体积。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述外壳包括金属边框和后盖，所述金属边框在所述后盖和所述显示屏的外围边缘之间延伸；以及所述波束控制天线结构的波导在所述导电组件和所述波束控制天线结构的印刷电路板的第一壁之间延伸，所述第一壁通过所述介电间隙与所述金属边框分离。所述介电间隙为辐射波束提供了一个向外部或从外部传播的空间。这样，所述天线结构就不受环境因素的影响。所述金属边框为所述电子设备提供了机械强度和外观精美的设计。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述波导的至少一个导体元件在朝向所述显示屏的方向上呈锥形；以及所述光束控制天线结构的所述印刷电路板的所述第一壁与所述导电组件之间的间隙在朝向所述显示屏的方向上增大，从而使所述波导的有效尺寸增大而不会对所述天线阵列的外部尺寸产生负面影响。此外，所述波导天线振子的宽带阻抗匹配由所述导体元件的锥形形状实现，所述导体元件的锥形形状配置为多级宽带阻抗变换结构。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括与所述金属边框连接的第三天线阵列，所述第三天线阵列通过所述介电材料与所述波束控制天线结构的所述印刷电路板的所述第一壁分离，从而使天线能够使用所述第一和第二天线阵列以外的其他频率。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述显示屏与所述波束控制天线结构的所述波导连接，从而避免了显示屏上的非活动区域，有效地提高显示屏大小。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述电子设备还包括在所述第一壁和所述金属边框之间的所述介电间隙内形成的反射通道；以及所述反射通道包括至少一个反射结构，所述反射结构排列成与所述第一天线阵列相距预定距离，使得所述反射结构将从所述波束控制天线结构传播到所述反射通道的辐射反射回所述波束控制天线结构，从而减少了在非期望甚至是不利的方向上传播的辐射量。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述预定距离为四分之一波长±25％，其适用于毫米波频率。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述反射结构为朝向所述波束控制天线结构的所述印刷电路板的所述第一壁延伸的突出部分，有助于一种容易制造且在所述电子设备中无需额外空间的反射结构。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述反射结构与所述波束控制天线结构的所述印刷电路板的所述第一壁电容耦合，从而使得所述反射结构的配置尽可能高效。
在所述第二方面的另一种可能的实现方式中，所述反射结构与所述波束控制天线结构的所述第一天线阵列和所述第二天线阵列对齐，有利于尽可能高效地反射辐射。
以下实施例中将清楚地描述本方面和其他方面。
附图说明
在本公开的以下详述部分中，将参看附图中所展示的示例性实施例来更详细地解释这些方面、实施例和实现方式，其中：
图1为本发明实施例提供的一种电子设备的示意透视图；
图2a为本发明一个实施例提供的一种电子设备的局部透视图；
图2b示出了图2a的实施例的局部分解图，其中所述介电材料被隐藏；
图3a示出了本发明实施例提供的一种波束控制天线结构的局部透视图；
图3b示出了图3a的实施例的截面侧视图；
图4a示出了图3a和图3b的波束控制天线结构的局部透视图；
图4b示出了图3a和图3b的实施例的截面侧视图；
图5a和图5b示出了本发明另一实施例提供的一种波束控制天线结构的局部截面侧视图；
图6a示出了本发明一个实施例提供的一种电子设备的局部截面视图；
图6b示出了图6a的实施例的局部截面视图；
图7a和图7b示出了本发明实施例提供的辐射波束及其极化的示意图；
图8a示出了本发明实施例提供的一种电子设备的局部截面侧视图；以及
图8b示出了图8a的实施例的局部透视图。
具体实施方式
图1示出了电子设备17，例如手机或平板电脑等，所述电子设备17包括显示屏18和外壳19。所述电子设备17通过天线振子发射和/或接收两组辐射波束B1和B2。所述第一辐射波束B1具有第一极化P1，所述第二辐射波束B2具有与所述第一极化P1正交的第二极化P2。所述极化优选为线性，使得所述第一极化P1为水平或垂直，所述第二极化P2对应为垂直或水平。
所述电子设备还包括至少部分地由所述显示屏18和所述外壳19包围的波束控制天线结构1。所述波束控制天线结构1控制所述第一辐射波束B1和所述第二辐射波束B2沿着基本垂直于所述显示屏18的方向在远离所述波束控制天线结构1和朝向所述波束控制天线结构1方向上穿过所述显示屏18，如图7a和图7b所示。
所述外壳19可以制成一个整体，但也可以包括金属边框19a和单独的后盖19b。所述金属边框19a用于在所述后盖19b和所述显示屏18的外围边缘之间延伸，如图2a和图6a所示。在一个实施例中，所述外壳19导电，且介电间隙20将所述显示屏18和所述波束控制天线结构1与所述外壳19分离，如图2a、图6a和图6b所示。所述介电间隙20至少部分地包括介电材料。
所述波束控制天线结构1包括印刷电路板2和导电组件3，如图2a和图2b所示。所述波束控制结构1控制所述第一辐射波束B1和所述第二辐射波束B2中的至少一个，使得两个辐射波束都导向相同的方向，而不考虑它们的极化P1和P2间的不同。当所述辐射波束B1和B2导向同一方向时，所述波束通过相长干扰重叠和加强发射和/或接收到的信号。
所述导电组件3优选为摄像头、另一块印刷电路板、设备中框和显示屏屏蔽导体中的至少一种。
除其他外，所述印刷电路板2包括至少部分平行地延伸的第一壁4和第二壁5，连接表面6在所述第一壁4和所述第二壁5之间延伸，使得所述第一壁4和所述第二壁5之间形成凹槽7，所述连接表面6构成所述凹槽7的底表面。所述第一壁4、所述第二壁5、所述连接表面6以及由此形成的所述凹槽7沿着所述印刷电路板2的至少一个边缘排列，优选地，至少沿着所述印刷电路板2的两个相对边缘排列。
在一个实施例中，所述印刷电路板2由聚酰亚胺、聚乙烯和/或液晶聚合物等柔性基底材料制成。此外，所述印刷电路板2可以围绕所述设备的其他组件共形成型，如图2a、图2b、图8a和图8b所示。例如，所述印刷电路板2可以是混合刚性-柔性印刷电路板，其能够围绕所述设备的内部组件和RFIC和连接器等电路组件的表面安装组件实现共形安装。
所述印刷电路板2的所述第一壁4和所述第二壁5排列成与所述导电组件3的第一表面3a并列。优选地，所述印刷电路板2的所述第一壁4和所述第二壁5与所述导电组件3的所述第一表面3a平行地延伸。所述印刷电路板2的所述第二壁5与所述导电组件3的所述第一表面3a紧靠并电连接，如图3a和图3b所示。所述导电组件3的第二表面3b从所述导电组件3的所述第一表面3a沿着远离所述第一壁4的方向以角度α延伸。所述印刷电路板2的所述第一壁4与所述导电组件3的所述第一表面3a和所述第二表面3b之间形成间隙10。所述间隙10的尺寸在远离所述连接表面6并朝向所述显示屏18的方向上从第一尺寸D1增大到第二尺寸D2。所述第一尺寸D1在邻近所述连接表面6的所述第一壁4和所述第二壁5之间测量，所述第二尺寸D2在离所述连接表面6最远的所述第二表面3b的末端处，在所述第一壁4和所述导电组件3的所述第二表面3b之间测量，如图3b和图6a所示。
在所述第一壁4和所述第二壁5之间形成的所述凹槽7同样至少部分地与所述第一表面3a并列，优选地同样与所述第二表面3b并列，但不与所述倾斜的第二表面3b平行地延伸。所述凹槽7包括第一天线阵列8和第二天线阵列9，所述天线阵列8/9中各个都包括至少一个天线振子8a/9a。
所述第一天线阵列8沿着朝向所述第二表面3b的方向发射具有第一极化P1的第一辐射波束B1，或者沿着远离所述第二表面3b的方向接收所述第一辐射波束B1。所述第二天线阵列9沿着朝向所述第二表面3b的所述方向发射具有第二极化P2的第二辐射波束B2，第二极化P2与所述第一极化P1正交，或者沿着远离所述第二表面3b的所述方向接收所述第二辐射波束B2。所述第二表面3b在远离或朝向所述连接表面6的方向上控制所述第一辐射波束B1和所述第二辐射波束B2中的至少一个。所述第一极化P1在与所述显示屏18基本垂直的平面内延伸，所述第二极化P2在与所述显示屏18基本垂直的平面内延伸。
所述第一壁4包括至少一个第一凹部11，所述第二壁5包括至少一个第二凹部12，第二凹部12与所述第一凹部11至少部分对齐，如图3a和图4b所示。所述第一凹部11和所述第二凹部12垂直于所述凹槽7的纵向延伸方向L延伸。
所述第一天线阵列8包括至少一个第一天线振子8a，所述第二天线阵列9包括至少一个第二天线振子9a。在一个实施例中，所述第一天线阵列8包括至少两个第一天线振子8a，所述第二天线阵列9包括至少两个第二天线振子9a，第一天线振子8a和第二天线振子9a沿所述凹槽7的所述纵向延伸方向L交替排列，如图2b、图3a和图4b所示。
所述第一天线振子8a包括波导13和第一信号馈电连接14a，如图3b所示。所述波导13由所述第一壁4、所述第二壁5、所述连接表面6、所述导电组件3的所述第一表面3a和所述导电组件3的所述第二表面3b组成，即所述波导13在所述导电组件3和所述第一壁4之间延伸。所述第一信号馈电连接14a通过电连接或电容耦合结构与所述第一壁4耦合。
在一个实施例中，所述显示屏18通过所述导电组件3与所述波导13连接。
对应于所述间隙10的尺寸增大，当在与所述连接表面6平行的方向上测量时，所述波导13的尺寸从第一尺寸D1增大到第二尺寸D2。所述第一尺寸D1在所述连接表面6附近的所述第一壁4和所述第二壁5之间测量。所述第二尺寸D2在离所述连接表面6最远的所述第二表面3b的末端处，在所述第一壁4和所述导电组件3的所述第二表面3b之间测量。换言之，所述波导13的有效尺寸增大并超过所述第一尺寸D1。在一个实施例中，当所述波导13沿着所述导电组件3的所述第二表面3扩展时，所述第一尺寸D1小于λ/20。
所述波导13的所述第一壁4形成至少一个导体元件4a。所述导体元件4a与至少一个第一凹部11相邻延伸，优选在两个第一凹部11之间延伸。所述导体元件4a沿着与所述连接表面6垂直的方向在朝向所述显示屏18的方向上呈锥形。如图4b所示，所述导体元件4a在朝向所述显示屏18的方向上的高度H可以是λ/2或λ/4。
所述导体元件4a的锥形侧和高度H、所述导电组件3的第一表面3a和第二表面3b在足够的带宽下提供所述第一天线振子8a的波导阻抗变换。
所述第二天线振子9a包括第二信号馈电连接14b、至少一个导体15和反射器16。所述第二信号馈电连接14b与所述导体15连接，所述反射器16由所述第一凹部11的底边缘组成，即所述底边缘与所述连接表面6平行地延伸，如图4b和图5b所示。
所述导电组件3的第一凹部11、第二凹部12和第二表面3b与所述第二天线振子9a形成空腔。所述朝向金属表面的间隙为所述第二天线振子9a提供了足够的带宽。
在一个实施例中，如图4a和图4b所示，所述第二天线振子9a为偶极子天线。所述偶极子天线包括与所述反射器16平行地延伸的两个导体15。为了清楚起见，在图4a中隐藏了所述第一壁4。
所述导体15的第一分支配置为在所述第二信号馈电连接14b处垂直于所述凹槽7的纵向延伸方向L延伸的带状线，如图3a所示。为了使所述导体15的第一分支与所述反射器16平行地延伸，所述导体15被折弯，使得所述导体15与所述纵向延伸方向L平行地延伸。所述导体15的第二分支与所述第一分支对称成型，并且在锥形过渡段与所述反射器16连接。
在又一个实施例中，如图5a和图5b所示，所述第二天线振子9a为包括一个导体15的缝隙天线，所述导体15与所述反射器16平行地延伸穿过所述第一凹部11。
所述电子设备17还可以包括由所述外壳19的所述金属边框19a配置的第三天线阵列和排列在所述设备的内部结构与所述金属边框19a之间的若干连接点21。所述金属边框19a与所述波束控制天线结构1的所述印刷电路板2的所述第一壁4通过排列在所述介电间隙20中的介电材料隔开。所述连接点21以导电或电容方式配置成穿过所述介电间隙20。所述第三天线阵列21可以为sub-6GHz天线。
如图8a和图8b所示，所述电子设备还可以包括在所述第一壁4和所述金属边框19a之间的所述介电间隙20内形成的反射通道22。所述反射通道包括至少一个反射结构23，所述反射结构排列成与所述第一天线阵列8相距预定距离X，使得所述反射结构23将从所述波束控制天线结构1传播到所述反射通道22的辐射反射回所述波束控制天线结构1。在一个实施例中，所述预定距离X为四分之一波长λ/4±25％。
所述反射结构23为朝向所述波束控制天线结构1的所述印刷电路板2的所述第一壁4延伸的突出部分，但不与所述波束控制天线结构1电耦合。所述反射结构23可与所述波束控制天线结构1的所述印刷电路板2的所述第一壁4电容耦合。在一个实施例中，所述反射结构23与所述波束控制天线结构1的所述第一天线阵列8和所述第二天线阵列9对齐。
在此结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但本领域技术人员通过实践本主题，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并获得公开实施例的其他变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元素或步骤，不定冠词“a”或者“an”不排除多个。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。
权利要求书中所用的附图标记不应解释为对范围的限制。

Claims (20)

1.一种波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述波束控制天线结构(1)包括印刷电路板(2)和导电组件(3)，其中
所述印刷电路板(2)的第一壁(4)和第二壁(5)与所述导电组件(3)的第一表面(3a)并列；
所述印刷电路板(2)的所述第二壁(5)与所述导电组件(3)的所述第一表面(3a)紧靠并电连接；
所述导电组件(3)的第二表面(3b)从所述导电组件(3)的第一表面(3a)沿着远离所述第一壁(4)的方向以角度(α)延伸；
连接表面(6)在所述第一壁(4)和所述第二壁(5)之间延伸，使得在所述第一壁(4)和所述第二壁(5)之间形成凹槽(7)，所述凹槽(7)至少部分地与所述第一表面(3a)并列；
所述凹槽(7)包括第一天线阵列(8)和第二天线阵列(9)；
所述第一天线阵列(8)沿着朝向所述第二表面(3b)的方向发射具有第一极化(P1)的第一辐射波束(B1)，或者沿着远离所述第二表面(3b)的方向接收所述第一辐射波束(B1)；
所述第二天线阵列(9)沿着所述朝向所述第二表面(3b)的方向发射具有第二极化(P2)的第二辐射波束(B2)，所述第二极化(P2)与所述第一极化(P1)正交，或者沿着所述远离所述第二表面(3b)的方向接收所述第二辐射波束(B2)；以及
所述第二表面(3b)在远离或朝向所述连接表面(6)的方向上控制所述第一辐射波束(B1)和所述第二辐射波束(B2)中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述导电组件(3)的所述第二表面(3b)从所述导电组件(3)的所述第一表面(3a)以角度(α)延伸，使得在所述印刷电路板(2)的所述第一壁(4)与所述导电组件(3)之间形成渐增间隙(10)。
3.根据权利要求1和2所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第一壁(4)包括至少一个第一凹部(11)，所述第二壁(5)包括至少一个第二凹部(12)，所述第二凹部(12)与所述第一凹部(11)至少部分对齐，所述第一凹部(11)和所述第二凹部(12)沿垂直于所述凹槽(7)的纵向延伸方向(L)延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第一天线阵列(8)包括至少一个第一天线振子(8a)，所述第一天线振子(8a)包括波导(13)和第一信号馈电连接(14a)，所述波导(13)由所述第一壁(4)、所述第二壁(5)、所述连接表面(6)、所述导电组件(3)的所述第一表面(3a)和所述导电组件(3)的所述第二表面(3b)组成，所述第一信号馈电连接(14a)与所述第一壁(4)耦合。
5.根据权利要求4所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述波导(13)的尺寸在与所述连接表面(6)平行的方向上从第一尺寸(D1)增大到第二尺寸(D2)，所述第一尺寸(D1)在邻近所述连接表面(6)的所述第一壁(4)和所述第二壁(5)之间测量，所述第二尺寸(D2)在离所述连接表面(6)最远的所述第二表面(3b)的末端处，在所述第一壁(4)和所述导电组件(3)的所述第二表面(3b)之间测量。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第一壁(4)形成至少一个导体元件(4a)，所述导体元件(4a)邻近所述第一凹部(11)中的至少一个而延伸，所述导体元件(4a)在垂直于所述连接表面(6)的方向上呈锥形。
7.根据前述权利要求中任一项所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第二天线阵列(9)包括至少一个第二天线振子(9a)，所述第二天线振子(9a)包括第二信号馈电连接(14b)、至少一个导体(15)和反射器(16)，所述第二信号馈电连接(14b)与所述导体(15)连接，所述反射器(16)由所述第一凹部(11)的底边缘组成，所述底边缘与所述连接表面(6)平行地延伸。
8.根据权利要求7所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第二天线振子(9a)为偶极子天线，所述偶极子天线包括与所述反射器(16)平行地延伸的两个导体(15)。
9.根据权利要求7所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第二天线振子(9a)为包括一个导体(15)的缝隙天线，所述导体(15)与所述反射器(16)平行地延伸穿过所述第一凹部(11)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的波束控制天线结构(1)，其特征在于，所述第一天线阵列(8)包括至少两个第一天线振子(8a)，所述第二天线阵列(9)包括至少两个第二天线振子(9a)，所述第一天线振子(8a)和所述第二天线振子(9a)沿所述凹槽(7)的所述纵向延伸方向(L)交替排列。
11.一种电子设备(17)，其特征在于，所述电子设备(17)包括显示屏(18)、外壳(19)和根据权利要求1至10中任一项所述的波束控制天线结构(1)；
所述波束控制天线结构(1)至少部分地由所述显示屏(18)和所述外壳(19)包围，使得由所述波束控制天线结构(1)控制的第一辐射波束(B1)和第二辐射波束(B2)能够沿着基本垂直于所述显示屏(18)的方向在远离和朝向所述波束控制天线结构(1)方向的至少一个方向上辐射穿过所述显示屏(18)。
12.根据权利要求11所述的电子设备(17)，其特征在于，所述外壳(19)导电，且介电间隙(20)将所述显示屏(18)和所述波束控制天线结构(1)与所述外壳(19)分离，所述介电间隙(20)至少部分地包括介电材料。
13.根据权利要求11或12所述的电子设备(17)，其特征在于，所述波束控制天线结构(1)的第一天线阵列(8)发射和接收具有第一极化(P1)的第一辐射波束(B1)，所述第一极化(P1)在基本垂直于所述显示屏(18)的平面上延伸，所述第二天线阵列(9)发射和接收具有第二极化(P2)的第二辐射波束(B2)，所述第二极化(P2)在基本垂直于所述显示屏(18)的平面上延伸。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的电子设备(17)，其特征在于，所述波束控制天线结构(1)的导电组件(3)为摄像头、另一块印刷电路板、设备中框和显示屏屏蔽导体中的至少一种。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的电子设备(17)，其特征在于，所述外壳(19)包括金属边框(19a)和后盖(19b)，所述金属边框(19a)在所述显示屏(18)和所述后盖(19b)的外围边缘之间延伸；以及
所述波束控制天线结构(1)的波导(13)在所述导电组件(3)和所述波束控制天线结构(1)的印刷电路板(2)的第一壁(4)之间延伸，所述第一壁(4)通过所述介电间隙(20)与所述金属边框(19a)分离。
16.根据权利要求15所述的电子设备(17)，其特征在于，所述波导(13)的至少一个导体元件(4a)在朝向所述显示屏(18)的方向上呈锥形；以及
所述光束控制天线结构(1)的所述印刷电路板(2)的所述第一壁(4)与所述导电组件(3)之间的间隙(10)在朝向所述显示屏(18)的方向上增大。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的电子设备(17)，其特征在于，所述电子设备(17)还包括与所述金属边框(19a)连接的第三天线阵列(21)，所述第三天线阵列(21)通过所述介电材料与所述波束控制天线结构(1)的所述印刷电路板(2)的所述第一壁(4)分离。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的电子设备(17)，其特征在于，所述显示屏(18)与所述波束控制天线结构(1)的所述波导(13)连接。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的电子设备(17)，其特征在于，所述电子设备(17)还包括在所述第一壁(4)和所述金属边框(19a)之间的所述介电间隙(20)内形成的反射通道(22)；以及
所述反射通道(22)包括至少一个反射结构(23)，所述反射结构排列成与所述第一天线阵列(8)相距预定距离(X)，使得所述反射结构(23)将从所述波束控制天线结构(1)传播到所述反射通道(22)的辐射反射回所述波束控制天线结构(1)。
20.根据权利要求19所述的电子设备(17)，其特征在于，所述预定距离(X)为四分之一波长(λ/4)±25％。
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