CN113036461A - 系统级封装天线模组和终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种系统级封装天线模组和终端。该系统级封装天线模组包括：封装壳体；第一基板，设置于封装壳体内，第一基板上设有无线局域网WIFI天线辐射单元和毫米波天线辐射单元；第二基板，设置于封装壳体内且与第一基板叠放设置，第二基板与第一基板相对的表面之间设置有WIFI天线控制芯片和毫米波天线控制芯片，WIFI天线控制芯片分别连接于WIFI天线辐射单元和封装壳体内的主板WIFI电路，毫米波天线控制芯片分别连接于毫米波天线辐射单元和封装壳体内的主板毫米波电路。本发明实施例提供的系统级封装天线模组，能够在支持多种天线频段的基础上体积更小。

Description

系统级封装天线模组和终端
技术领域
本发明属于系统级封装天线技术领域，尤其涉及一种系统级封装天线模组和终端。
背景技术
系统级封装(System In a Package，SIP)是将多种功能芯片，包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装壳体内，从而实现一个基本完整的功能。系统级封装与系统级芯片(System On a Chip，SOC)所不同的是：系统级封装是采用不同芯片进行并排或叠加的封装方式，而SOC则是高度集成的芯片产品。
目前，系统级封装天线模组仅支持毫米波频段，在相关使用该系统级封装天线模组的终端中需配置其他天线以满足天线频段需求，导致体积较大，加大了终端内的设计空间需求。
因此，如何提供一种支持多种天线频段且体积更小的系统级封装天线模组是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种系统级封装天线模组和终端，能够在支持多种天线频段的基础上体积更小。
第一方面，提供了一种系统级封装天线模组，包括：
封装壳体；
第一基板，设置于封装壳体内，第一基板上设有无线局域网WIFI天线辐射单元和毫米波天线辐射单元；
第二基板，设置于封装壳体内且与第一基板叠放设置，第二基板与第一基板相对的表面之间设置有WIFI天线控制芯片和毫米波天线控制芯片，WIFI天线控制芯片分别连接于WIFI天线辐射单元和封装壳体内的主板WIFI电路，毫米波天线控制芯片分别连接于毫米波天线辐射单元和封装壳体内的主板毫米波电路。
可选地，第一基板上设有第一WIFI天线过孔和第一毫米波天线过孔；
WIFI天线控制芯片通过WIFI导线与WIFI天线辐射单元连接，WIFI导线穿过第一WIFI天线过孔；
毫米波天线控制芯片通过毫米波导线与毫米波天线辐射单元连接，毫米波导线穿过第一毫米波天线过孔。
可选地，第二基板上设有第二WIFI天线过孔和第二毫米波天线过孔；
WIFI天线控制芯片通过WIFI控制线和/或WIFI信号线与主板WIFI电路连接，WIFI控制线和/或WIFI信号线穿过第二WIFI天线过孔；
毫米波天线控制芯片通过毫米波控制线和/或毫米波信号线与主板毫米波电路连接，毫米波控制线和/或毫米波信号线穿过第二毫米波天线过孔。
可选地，第一基板上设有多个WIFI天线辐射单元，任一WIFI天线辐射单元为环状天线辐射单元或倒F天线辐射单元或单极子天线辐射单元。
可选地，第一基板上设有多个毫米波天线辐射单元，多个毫米波天线辐射单元的分布呈预设阵列形状。
可选地，第一基板的上表面上设有间隔相等距离，且并列分布的多个毫米波天线辐射单元。
第二方面，提供了一种终端，终端包括第一方面的系统级封装天线模组。
可选地，终端为手机。
本发明实施例的系统级封装天线模组和终端，能够在支持多种天线频段的基础上体积更小。该系统级封装天线模组中第一基板上设有无线局域网WIFI天线辐射单元和毫米波天线辐射单元，第二基板与第一基板相对的表面之间设置有WIFI天线控制芯片和毫米波天线控制芯片，WIFI天线控制芯片分别连接于WIFI天线辐射单元和封装壳体内的主板WIFI电路，毫米波天线控制芯片分别连接于毫米波天线辐射单元和封装壳体内的主板毫米波电路，故该系统级封装天线模组能够在支持WIFI双频和毫米波频段的基础上体积更小，进而减小对终端的设计空间需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组的第一面结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组的另一面结构示意图；
图3是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组设置于手机主板结构示意图；
图4是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组的毫米波辐射方向图；
图5是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组的WIFI天线的天线带宽示意图；
图6是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组的WIFI天线的天线效率示意图；
以上附图中，00：系统级封装天线模组；
01：WIFI天线控制芯片；
02：第一基板；
03：WIFI天线辐射单元；
04：毫米波天线辐射单元；
05：第一毫米波天线过孔；
06：第一WIFI天线过孔；
08：第二基板；
09：毫米波天线控制芯片；
10：WIFI控制线和/或WIFI信号线；
11：毫米波控制线和/或毫米波信号线。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
目前，系统级封装天线模组00仅支持毫米波频段，在相关使用该系统级封装天线模组00的终端中需配置其他天线以满足天线频段需求，导致体积较大，加大了终端内的设计空间需求。
为了解决现有技术问题，本发明实施例提供了一种系统级封装天线模组00和终端。下面首先对本发明实施例所提供的系统级封装天线模组00进行介绍。图1是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组00的第一面结构示意图，图2是本发明一个实施例提供的一种系统级封装天线模组00的另一面结构示意图。如图1和图2所示，该系统级封装天线模组00，包括：封装壳体(图中未示出)；第一基板02，设置于封装壳体内，第一基板02上设有无线局域网WIFI天线辐射单元03和毫米波天线辐射单元04；第二基板08，设置于封装壳体内且与第一基板02叠放设置，第二基板08与第一基板02相对的表面之间设置有WIFI天线控制芯片01和毫米波天线控制芯片09，WIFI天线控制芯片01分别连接于WIFI天线辐射单元03和封装壳体内的主板WIFI电路，毫米波天线控制芯片09分别连接于毫米波天线辐射单元04和封装壳体内的主板毫米波电路。其中，第一基板02和第二基板08可以为SIP封装基板。该系统级封装天线模组00能够在支持WIFI双频和毫米波频段的基础上体积更小，进而减小对终端的设计空间需求。
在一个实施例中，该系统级封装天线模组00可以支持2.4～2.5GHz、4.8～6GHz、24.25～29.5GHz及37GHz～40GHz等频段，可以覆盖目前所有的WIFi 802.11b，11g，11n，11a，11ac，11ax及5G FR2：n257，n258，n260频段。在系统级封装天线模组00设有包含WIFI切换电路的WIFI天线控制芯片01和包含毫米波相控等射频电路的毫米波天线控制芯片09。整个系统级封装天线模组00可以非常便利的植入于需要支持WIFI频段和毫米波频段的手机等终端中，不需要手机等终端再去单独分开包含WIFI天线和毫米波模组。在一个实施例中，WIFI天线辐射单元03可以有两个，这两个WIFI天线辐射单元03可以通过WIFI天线控制芯片01得到切换。
为了进一步减小系统级封装天线模组00的体积，在一个实施例中，第一基板02上设有第一WIFI天线过孔06和第一毫米波天线过孔05；WIFI天线控制芯片01通过WIFI导线与WIFI天线辐射单元03连接，WIFI导线穿过第一WIFI天线过孔06；毫米波天线控制芯片09通过毫米波导线与毫米波天线辐射单元04连接，毫米波导线穿过第一毫米波天线过孔05。
为了进一步减小系统级封装天线模组00的体积，在一个实施例中，第二基板08上设有第二WIFI天线过孔和第二毫米波天线过孔；WIFI天线控制芯片01通过WIFI控制线和/或WIFI信号线10与主板WIFI电路连接，WIFI控制线和/或WIFI信号线10穿过第二WIFI天线过孔；毫米波天线控制芯片09通过毫米波控制线和/或毫米波信号线11与主板毫米波电路连接，毫米波控制线和/或毫米波信号线11穿过第二毫米波天线过孔。
在一个实施例中，WIFI天线控制芯片01通过WIFI导线与WIFI天线辐射单元03连接，WIFI导线穿过第一WIFI天线过孔06，WIFI天线控制芯片01可以实现开关切换、信号强度反馈等功能，该WIFI天线控制芯片01通过WIFI控制线和/或WIFI信号线10与主板WIFI电路连接，WIFI控制线和/或WIFI信号线10穿过第二WIFI天线过孔。
为了减小WIFI天线和毫米波天线之间的相互干扰，在一个实施例中，第一基板02上设有多个WIFI天线辐射单元03，任一WIFI天线辐射单元03为环状天线辐射单元或倒F(Inverted-F Antennas，IFA)天线辐射单元或单极子天线辐射单元。
在一个实施例中，WIFI天线辐射单元03采用的是环状(Loop)天线形式，毫米波天线辐射单元04采用的贴片(patch)天线形式中的4阵列形式，由于Loop天线和patch天线的特性阻抗和辐射相对差异比较大，两者之间互相影响也会相对较小，增强了系统级封装天线模组00的性能。其中，Loop天线是手机天线中常见的天线形式，Loop天线的优点在于敏感度比较低，当用户的头和手正面接触到天线时，天线受到的影响比较小。
为了增强毫米波增益，在一个实施例中，第一基板02上设有多个毫米波天线辐射单元04，多个毫米波天线辐射单元04的分布呈预设阵列形状。进一步地，在一个实施例中，第一基板02的上表面上设有间隔相等距离，且并列分布的多个毫米波天线辐射单元04。
在一个实施例中，毫米波天线辐射单元04通过4个组阵，达到毫米波高增益的要求，通过第一毫米波天线过孔05与毫米波天线控制芯片09相连，毫米波天线控制芯片09可以是高通生产的芯片，也可以是其他芯片厂商生产的芯片，主要是毫米波频段的相位控制电路，信号处理电路等。毫米波天线控制芯片09再通过SIP封装基板上的毫米波控制线和/或毫米波信号线11连接主板上的主板毫米波电路。在一个实施例中，系统级封装天线模组00设置于70*150*1mm的手机主板如图3所示，该系统级封装天线模组00所占用手机主板的面积较小。
本发明一个实施例提供的系统级封装天线模组00，可以同时支持WIFI双频和毫米波频段，WIFI天线和毫米波天线的设计都具有非常大的灵活性，而且性能优异。该系统级封装天线模组00的体积较小，大大减小了手机等终端的设计空间需求，也大大减小了设计的难度，还能得到更加可靠的优异性能。在一个实施例中，毫米波天线的最大辐射方向、信号增益和主瓣宽度均满足实际需求，具体可参见图4。图4中，包含最大辐射方向的辐射波瓣为天线主波瓣，最大辐射方向为
Figure BDA0002335010780000071
该天线主波瓣并不尖锐，故主瓣宽度较大。天线主波瓣之外的波瓣为旁瓣，旁瓣比较小，故信号增益较大。在一个实施例中，WIFI天线的天线宽度和效率均达到优异的水准，具体可参见图5和图6。图5中横坐标表示信号频率，纵坐标表示天线宽度(即S11)，由图5可知，频率达到6500赫兹时，天线宽度达到-5。图6中横坐标表示信号频率，纵坐标表示天线效率(即EFF)，由图6可知，频率达到5800赫兹时，天线宽度达到80。
本发明实施例还提供的一种终端，终端包括上述任意实施例的系统级封装天线模组00。在一个实施例中，该终端为手机。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种系统级封装天线模组，其特征在于，包括：
封装壳体；
第一基板，设置于所述封装壳体内，所述第一基板上设有无线局域网WIFI天线辐射单元和毫米波天线辐射单元；
第二基板，设置于所述封装壳体内且与所述第一基板叠放设置，所述第二基板与所述第一基板相对的表面之间设置有WIFI天线控制芯片和毫米波天线控制芯片，所述WIFI天线控制芯片分别连接于所述WIFI天线辐射单元和所述封装壳体内的主板WIFI电路，所述毫米波天线控制芯片分别连接于所述毫米波天线辐射单元和所述封装壳体内的主板毫米波电路。
2.根据权利要求1所述的系统级封装天线模组，其特征在于，所述第一基板上设有第一WIFI天线过孔和第一毫米波天线过孔；
所述WIFI天线控制芯片通过WIFI导线与所述WIFI天线辐射单元连接，所述WIFI导线穿过所述第一WIFI天线过孔；
所述毫米波天线控制芯片通过毫米波导线与所述毫米波天线辐射单元连接，所述毫米波导线穿过所述第一毫米波天线过孔。
3.根据权利要求1所述的系统级封装天线模组，其特征在于，所述第二基板上设有第二WIFI天线过孔和第二毫米波天线过孔；
所述WIFI天线控制芯片通过WIFI控制线和/或WIFI信号线与所述主板WIFI电路连接，所述WIFI控制线和/或所述WIFI信号线穿过所述第二WIFI天线过孔；
所述毫米波天线控制芯片通过毫米波控制线和/或毫米波信号线与所述主板毫米波电路连接，所述毫米波控制线和/或所述毫米波信号线穿过所述第二毫米波天线过孔。
4.根据权利要求1所述的系统级封装天线模组，其特征在于，所述第一基板上设有多个所述WIFI天线辐射单元，任一所述WIFI天线辐射单元为环状天线辐射单元或倒F天线辐射单元或单极子天线辐射单元。
5.根据权利要求1所述的系统级封装天线模组，其特征在于，所述第一基板上设有多个所述毫米波天线辐射单元，多个所述毫米波天线辐射单元的分布呈预设阵列形状。
6.根据权利要求5所述的系统级封装天线模组，其特征在于，所述第一基板的上表面上设有间隔相等距离，且并列分布的多个所述毫米波天线辐射单元。
7.一种终端，其特征在于，所述终端包括如权利要求1至6任一项所述的系统级封装天线模组。
8.根据权利要求7所述的终端，其特征在于，所述终端为手机。
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