CN114464991A - 一种电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种电子设备，包括一种设置在封装基板上的天线结构，通过调整天线结构的多个辐射贴片的电长度以实现圆极化，同时该天线结构还可以实现较宽的阻抗带宽和轴比带宽。所述天线结构包括：封装基板，天线子单元和馈电单元；其中，所述天线子单元包括四个天线辐射贴片和金属贴片；四个所述天线辐射贴片设置于所述封装基板上表面，呈2×2的阵列分布，四个所述天线辐射贴片之间形成两条缝隙；所述金属贴片设置于所述封装基板上表面，位于所述两条缝隙的交接处；所述金属贴片与所述馈电单元电连接。

Description

一种电子设备

本申请要求于2020年11月9日提交中国专利局、申请号为202011241141.4、申请名称为“低剖面宽带圆极化毫米波天线阵列”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及无线通信领域，尤其涉及一种电子设备。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，过去第二代(second generation，2G)移动通信系统主要支持通话功能，电子设备只是人们用来收发简讯以及语音沟通的工具，无线上网功能由于数据传输利用语音信道来传送，速度极为缓慢。但是随着移动终端使用人数的激增，全球移动数据流量在以前所未有的速度继续增长，目前的第四代(4th generation，4G)移动通信系统的网络容量从长期来看将是不可持续的。与4G系统相比，第五代(5thgeneration，5G)无线通信系统的主要区别之一是向毫米波波段的转移，由于毫米波具有波长短，频谱宽，方向性好等优点，已成为5G的核心技术之一。

发明内容

本申请实施例提供一种电子设备，包括一种设置在封装基板上的天线结构，通过调整天线结构的多个辐射贴片的电长度以实现圆极化，同时该天线结构还可以实现较宽的阻抗带宽和轴比带宽。

第一方面，提供了一种电子设备，包括：一个天线结构；所述天线结构包括：封装基板，天线子单元和馈电单元；其中，所述天线子单元包括四个天线辐射贴片和金属贴片；四个所述天线辐射贴片设置于所述封装基板上表面，呈2×2的阵列分布，四个所述天线辐射贴片之间形成两条缝隙；所述金属贴片设置于所述封装基板上表面，位于所述两条缝隙的交接处；所述金属贴片与所述馈电单元电连接；所述封装基板内设置有金属层，四个所述天线辐射贴片的第一端与所述金属层电连接，所述天线辐射贴片的第一端为靠近所述金属贴片的一端；任意相邻的两个所述天线辐射贴片中的第一类辐射贴片的电长度小于四分之一个第一波长，任意相邻的两个所述天线辐射贴片中的第二类辐射贴片的电长度大于四分之一个第一波长，所述第一波长为所述天线结构的工作频段对应的波长；四个所述天线辐射贴片中的第一类辐射贴片的电长度相同，四个所述天线辐射贴片中的第二类辐射贴片的电长度相同。

根据本申请实施例的技术方案，申请实施例提供的天线结构中的天线辐射贴片形成电偶极子结构，由于电长度大于四分之一个第一波长的天线辐射贴片和电长度小于四分之一个第一波长的天线辐射贴片交错分布，在馈电单元馈电时，通过金属贴片可以使天线辐射贴片上的电信号之间依次具有相位差，以实现圆极化。同时，天线辐射贴片之间形成的缝隙可以形成磁偶极子结构，可以进一步拓展天线结构的带宽。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述馈电单元馈电时，所述第一辐射上的电信号与所述第二类辐射贴片上的电信号之间的相位差为90°。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述封装基板内设置有第一金属盲孔；所述第一金属盲孔的一端与所述第一类辐射贴片的第二端连接，另一端与所述金属层连接，所述第一类辐射贴片的第二端为远离所述金属贴片的一端。

根据本申请实施例的技术方案，可以减小第一类辐射贴片的电长度，使天线辐射贴片的物理尺寸不会太小，方便后续调试。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述第二类辐射贴片包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置于所述封装基板上表面，所述第二部分与所述第一部分连接并延伸至所述封装基板内。

根据本申请实施例的技术方案，由于天线辐射贴片包括延伸至封装基板内第二部分，相当于将天线辐射贴片进行了弯折，由二维结构变成三维立体结构，进一步缩减了天线结构的物理尺寸，有利于天线结构的小型化。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述封装基板包括多个层叠设置的介质层，所述第二部分沿多个所述介质层中的一个介质层的表面弯折。

根据本申请实施例的技术方案，可以减小设置于封装基板上表面的天线辐射贴片的第一部分的物理尺寸，进一步实现天线结构的小型化。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述封装基板内设置有金属通孔，所述金属通孔贯穿所述封装基板，所述金属通孔的一端与所述金属贴片连接，另一端与所述馈电单元电连接。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电子设备还包括馈电线；所述馈电线设置于所述封装基板的下表面；所述馈电线一端与所述金属通孔连接，另一端与所述馈电单元电连接。

根据本申请实施例的技术方案，金属贴片可以通过金属通孔和馈电线与馈电单元电连接，为天线辐射贴片馈电。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述封装基板内设置有第二金属盲孔；其中，四个所述天线辐射贴片的第一端与所述金属层电连接包括：所述第二金属盲孔的一端与所述天线辐射贴片的第一端连接，另一端与所述金属层连接。

根据本申请实施例的技术方案，天线辐射贴片可以通过第二金属盲孔与金属层实现电连接，以形成电偶极子天线结构。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线子单元与所述金属层之间的距离为四分之一个第一波长。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述天线子单元的工作频段覆盖毫米波频段。

根据本申请实施例的技术方案，在实际生产或设计中可以改变天线结构的尺寸等参数使天线结构可以覆盖其他频段，例如，5G中的其他频段，或者，可以覆盖LTE中的低频频段(698MHz-960MHz)、中频频段(1710MHz-2170MHz)和高频频段(2300MHz-2690MHz)，或者，2.4/5GHz的WiFi频段，或者，全球定位系统(global positioning system，GPS)等，本申请对此并不限制。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，所述电子设备包括2N×2N个所述天线子单元，多个所述天线子单元呈2N×2N的阵列分布，N为正整数。

根据本申请实施例的技术方案，可以根据实际的生产或设计需求对天线子单元220的个数进行调整，本申请对此并不做限制。

附图说明

图1是本申请实施例提供的电子设备的示意图。

图2是本申请实施提供的天线结构100的俯视图。

图3是本申请实施提供的天线结构100沿第一方向剖面图。

图4是本申请实施提供的天线结构100的透视图。

图5是图4所示天线结构的S参数仿真结果图。

图6是图4所示天线结构的轴比和圆极化增益仿真结果图。

图7是图4所示天线结构在30GHz的方向图。

图8是图4所示天线结构在35GHz的方向图。

图9是本申请实施例提供的天线结构200的示意图。

图10是本申请实施例提供的馈电线的示意图。

图11是图9所示天线结构的S参数仿真结果图。

图12是图9所示天线结构的轴比和圆极化增益仿真结果图。

图13是图9所示天线结构在33GHz的xoz面的方向图。

图14是图9所示天线结构在33GHz的yoz面的方向图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

应理解，在本申请中“电连接”可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。“通信连接”可以指电信号传输，包括无线通信连接和有线通信连接。无线通信连接不需要实体媒介，且不属于对产品构造进行限定的连接关系。“连接”、“相连”均可以指一种机械连接关系或物理连接关系，例如A与B连接或A与B相连可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。

本申请提供的技术方案适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备：蓝牙(blue tooth，BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system，GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity，WiFi)通信技术、全球移动通讯系统(global system formobile communications，GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution，LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wirelesslocal loop，WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant，PDA)、具有无线通信功能的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备，5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(public land mobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。

图1示例性示出了本申请提供的电子设备内部环境，以电子设备为手机进行说明。

如图1所示，电子设备10可以包括：玻璃盖板(cover glass)13、显示屏(display)15、印刷电路板(printed circuit board，PCB)17、中框(housing)19和后盖(rear cover)21。

其中，玻璃盖板13可以紧贴显示屏15设置，可主要用于对显示屏15起到保护防尘作用。

在一个实施例中，显示屏15可以是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)，发光二极管(light emitting diode，LED)或者有机发光半导体(organic light-emittingdiode，OLED)等，本申请对此并不做限制。

其中，印刷电路板PCB17可以采用耐燃材料(FR-4)介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板一种高频板。印刷电路板PCB17靠近中框19的一侧可以设置一金属层，该金属层可以通过在PCB17的表面蚀刻金属形成。该金属层可用于印刷电路板PCB17上承载的电子元件接地，以防止用户触电或设备损坏。该金属层可以称为PCB地板。不限于PCB地板外，电子设备10还可以具有其他用来接地的地板，可例如金属中框。

其中，电子设备10还可以包括电池，在此未示出。电池可以设置于中框19内，电池可以将PCB17分为主板和子板，主板可以设置于中框19和电池的上边沿之间，子板可以设置于中框19和电池的下边沿之间。

其中，中框19主要起整机的支撑作用。中框19可以包括边框11，边框11可以由金属等传导性材料形成。边框11可以绕电子设备10和显示屏15的外围延伸，边框11具体可以包围显示屏15的四个侧边，帮助固定显示屏15。在一种实现中，金属材料制成的边框11可以直接用作电子设备10的金属边框，形成金属边框的外观，适用于金属工业设计(industrialdesign，ID)。在另一种实现中，边框11的外表面还可以为非金属材料，例如塑料边框，形成非金属边框的外观，适用于非金属ID。

其中，后盖21可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。

图1仅示意性的示出了电子设备10包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。

由于5G无线通信系统的主要区别之一是向毫米波波段的转移，所以作为毫米波无线系统中关键器件的宽带毫米波器件天线急需要被设计和开发。在各种毫米波天线中，平面毫米波阵列天线因为高增益以及可以直接与毫米波前端芯片集成的优点非常的有前景。同时，相比线极化天线，圆极化天线由于具有抗多路径衰减和极化失配损耗等优点，更适用于毫米波通信，所以能够辐射圆极化波的毫米波平面集成阵列天线具有非常好的应用前景，尤其是易于直接与毫米波前端芯片集成的毫米波圆极化平面集成阵列天线。

本申请实施例提供了一种设置在封装基板上的天线结构，可以应用于电子设备中，通过调整天线结构的多个辐射贴片的电长度以实现圆极化，同时该天线结构还可以实现较宽的阻抗带宽和轴比带宽。

图2至图4是本申请实施例提供的天线结构100的示意图。其中，图2是本申请实施提供的天线结构100的俯视图。图3是本申请实施提供的天线结构100沿第一方向剖面图。图4是本申请实施提供的天线结构100的透视图。

如图2所示，天线结构100可以包括封装基板110和天线子单元120。

其中，天线子单元120可以包括天线辐射贴片121，122，123和124，以及，金属贴片125。天线辐射贴片121，122，123和124设置于封装基板110上表面，呈2×2的阵列分布。天线辐射贴片121，122，123和124之间形成缝隙141和142。金属贴片125设置于封装基板110上表面，位于缝隙141和142的交接处。

图3是天线结构100沿第一方向的剖面图，第一方向为天线辐射贴片121，金属贴片125和天线辐射贴片124所在方向。

如图3所示，天线结构100还可以包括馈电单元130，金属贴片125与馈电单元130电连接，为天线子单元120馈电。封装基板110内设置有金属层150，天线辐射贴片121，122，123和124可以在靠近金属贴片125的一端与金属层150电连接，例如，天线辐射贴片121的第一端1211与金属层150电连接。应理解，金属层150可以作为天线结构100的地板(ground，GND)，在电子设备中，金属层150也可以与电子设备内的地板连接，例如，PCB中的金属层，或者，金属中框等。

如图2所示，天线辐射贴片121和123的电长度小于四分之一个第一波长，天线辐射贴片122和124的电长度大于四分之一个第一波长。天线辐射贴片121和123的电长度相同，可以作为天线辐射贴片中的第一类辐射体贴片，天线辐射贴片122和124的电长度相同，可以作为天线辐射贴片中的第二类辐射贴片。第一波长为天线结构100的工作频段对应的波长。天线结构100的工作频段对应的波长可以理解为天线结构100的工作频段的中心频率对应的波长，或者，也可以理解为天线结构100的谐振频点对应的波长。

电长度可以是指，物理长度(即机械长度或几何长度)乘以电或电磁信号在媒介中的传输时间与这一信号在自由空间中通过跟媒介物理长度一样的距离时所需的时间的比来表示，电长度可以满足以下公式：

其中，L为物理长度，a为电或电磁信号在媒介中的传输时间，b为在自由空间中的中传输时间。

或者，电长度也可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)与所传输电磁波的波长之比，电长度可以满足以下公式：

其中，L为物理长度，λ为电磁波的波长。

应理解，本申请实施例提供的天线结构中的天线辐射贴片121，122，123和124形成电偶极子结构，由于电长度大于四分之一个第一波长的天线辐射贴片和电长度小于四分之一个第一波长的天线辐射贴片交错分布，在馈电单元馈电时，通过金属贴片125可以使天线辐射贴片121，122，123和124上的电信号之间依次具有90°的相位差，以实现圆极化。同时，缝隙141和142可以形成磁偶极子结构，可以进一步拓展天线结构的带宽。

例如，在馈电单元馈电时，天线辐射体121上的电信号的相位为0°，由于天线辐射体122的电长度大于天线辐射体121的电长度，天线辐射体122上的电信号的相位超前天线辐射体121上的电信号90°，因此，天线辐射体122上的电信号的相位为90°。而天线辐射体123的电长度与天线辐射体121的电长度相同，且天线辐射体123与天线辐射体121沿对角线设置，其相位差为180°，因此，天线辐射体123上的电信号的相位为180°。而天线辐射体124的电长度与天线辐射体122的电长度相同，且天线辐射体124与天线辐射体122沿对角线设置，其相位差为180°，因此，天线辐射体124上的电信号的相位为270°。在馈电单元馈电时，天线辐射贴片121，122，123和124上的电信号的相位依次为0°，90°，180°，270°，因此，本申请实施例提供的天线结构可以实现圆极化。

在一个实施例中，如图3所示，天线辐射贴片124可以包括设置于封装基板110上表面的第一部分161和延伸至封装基板110内第二部分162，第二部分162与第一部分161连接。由于天线辐射贴片包括延伸至封装基板110内第二部分162，相当于将天线辐射贴片进行了弯折，由二维结构变成三维立体结构，进一步缩减了天线结构的物理尺寸，有利于天线结构的小型化。

在一个实施例中，如图3所示，封装基板110可以包括层叠设置的第一介质层111，第二介质层112，第三介质层113，第四介质层114和第五介质层115。应理解，在本申请实施例中，仅以封装基板110包括5个层叠设置的介质板进行举例，并不限制封装基板110包括的介质板的具体数量，可以根据实际的生产或设计需要进行调整。

在一个实施例中，如图3所示，天线辐射贴片124的第二部分162可以沿封装基板110中多个介质层中的一个介质层的表面弯折，例如，可以沿第一介质层111的下表面(远离天线辐射贴片124的表面)弯折。

在一个实施例中，如图4所示，第二部分162可以包括延伸至封装基板110内的金属柱1621和沿介质层表面设置的贴片1622，贴片1622可以设至在第一介质层111的下表面。应理解，在保持天线辐射贴片124的电长度不变的情况下，增大贴片1622的面积，可以减小设置于封装基板上表面的天线辐射贴片124的第一部分的物理尺寸，进一步实现天线结构的小型化。

在一个实施例中，贴片1622可以为圆形，矩形等，本申请对此并不做限制。

在一个实施例中，如图2所示，天线辐射贴片124的第二部分的金属柱1621可以与第一部分的第二端连接。应理解，天线辐射体贴片122与天线辐射贴片124的电长度相同，因此，天线辐射贴片122可以采用与天线辐射贴片124相同的结构以缩减天线结构的物理尺寸，实现天线结构的小型化。

在一个实施例中，金属层150可以设置在第三介质层113的下表面(远离第一介质层111的表面)。第二介质层112和第四介质层114可以为半固化粘贴介质层，第二介质层112可以用来连接第一介质层111和第三介质层113，第四介质层114可以用来连接金属层150和第五介质层115。

在一个实施例中，如图4所示，天线子单元与金属层150之间的距离H1为四分之一个第一波长。在本申请实施例中，天线子单元与金属层150之间的距离H1可以理解为第一介质层111，第二介质层112和第三介质层113的厚度之和。在本申请实施例中，以第一介质层111，第二介质层112和第三介质层113采用厚度为0.254mm，0.1mm,和1mm的介质基片为例进行说明。应理解，在实际的生产或设置中，由于各种因素的影响，可以通过调整天线子单元与金属层150之间介质层的厚度对的天线子单元与金属层150之间的距离H1进行一定的调整，同时，由于生产过程中天线子单元与金属层150之间的距离H1可能会产生误差，例如，±20％，本申请对此并不限制。

在一个实施例中，如图2所示，封装基板110内设置有第一金属盲孔171和172。第一金属盲孔171的一端与天线辐射贴片121的第二端连接，另一端与金属层150连接，如图3所示。第一金属盲孔172的一端与天线辐射贴片123的第二端连接，另一端与金属层150连接。其中，第二端为天线辐射贴片远离金属贴片125的一端。由于天线辐射贴片121和123通过第一金属盲孔与金属层150实现电连接，可以减小天线辐射贴片121和123的电长度，使天线辐射贴片121和123的物理尺寸不会太小，方便后续调试。

在一个实施例中，如图2所示，封装基板110内设置有第二金属盲孔181，182，183和184。第二金属盲孔181的一端与天线辐射贴片121的第一端1211连接，另一端与金属层150连接，如图3所示。第二金属盲孔182的一端与天线辐射贴片122的第一端1221连接，另一端与金属层150连接。第二金属盲孔183的一端与天线辐射贴片123的第一端1231连接，另一端与金属层150连接。第二金属盲孔184的一端与天线辐射贴片124的第一端1241连接，另一端与金属层150连接。

应理解，上述的金属盲孔是指在封装基板110中层叠设置的介质层中的一层连续几层的对应位置开孔，并在孔的内壁设置金属镀层以实现金属盲孔的导电功能。例如，第一金属盲孔171和172与第二金属盲孔181，182，183和184均穿过封装基板110内的第一介质层111，第二介质层112和第三介质层113，以实现天线辐射体贴片与金属层150的电连接。

在一个实施例中，封装基板110和天线子单元120形成的天线结构可以作为独立的天线单元，通过焊接等方式设置在电子设备中。或者，封装基板110和天线子单元120形成的天线结构也可以直接集成在电子设备内，例如，封装基板110可以是电子设备的PCB，天线单元120可以设置在PCB的表面以形成天线结构，本申请对此并不做限制，可以根据电子设备内的实际空间布局进行调整。

在一个实施例中，如图3所示，封装基板110内设置有金属通孔191，金属通孔191的一端与金属贴片125连接，另一端与馈电单元130电连接。

应理解，上述金属通孔191区别于金属盲孔，其区别在于金属通孔191贯穿封装基板110，而金属盲孔只穿过封装基板110中的一层连续几层。

在一个实施例中，如图3所示，天线结构100还可以包括馈电线192，设置于封装基板110下表面，馈电线192一端与金属通孔191连接，另一端与馈电单元130电连接。应理解，在一些实现方式中，可以增加封装基板110中介质层的数量，使馈电线192位于封装基板110中的两层介质层之间，可以根据实际的设计或生产需求进行选择，本申请对此并不做限制。

在一个实施例中，天线辐射贴片121和123可以为矩形贴片，天线辐射贴片122的第一部分和天线辐射贴片124的第一部分可以为带有缺口的矩形贴片。应理解，可以通过调整天线辐射贴片的形状实现其对应的电长度的调节，在本申请实施例中，仅以该形状的贴片进行举例，并不限制天线辐射贴片的具体形状，可以根据实际的生产或设计需要进行调整。

在一个实施例中，天线结构100的工作频段可以覆盖毫米波频段，在实际生产或设计中可以改变天线结构的尺寸等参数使天线结构可以覆盖其他频段，例如，5G中的其他频段，或者，可以覆盖LTE中的低频频段(698MHz-960MHz)、中频频段(1710MHz-2170MHz)和高频频段(2300MHz-2690MHz)，或者，2.4/5GHz的WiFi频段，或者，全球定位系统(globalpositioning system，GPS)等，本申请对此并不限制。

图5至图8是图4所示天线结构的仿真结果图。其中，图5是图4所示天线结构的S参数仿真结果图。图6是图4所示天线结构的轴比和圆极化增益仿真结果图。图7是图4所示天线结构在30GHz的方向图。图8是图4所示天线结构在35GHz的方向图。

本申请实施例提供的天线结构包括由四个天线辐射贴片形成的电偶极子和由四个天线辐射贴片之间形成的缝隙形成的磁偶极子，即天线结构为电磁偶极子结构，可以获得较宽的阻抗带宽。如图5所示，以S11<-10dB为界限，本申请实施例提供的天线结构的绝对阻抗带宽为22.1～39.4GHz，其相对阻抗带宽为56.3％。

同时，本申请实施例提供的天线结构由电长度大于四分之一个第一波长的天线辐射贴片和电长度小于四分之一个第一波长的天线辐射贴片交错分布组成，在馈电单元馈电时，天线辐射贴片上的电信号之间依次具有90°的相位差，以实现圆极化，因此，本申请实施例提供的天线结构具有良好的圆极化特性。如图6所示，以轴比<3dB为界限，本申请实施例提供的天线结构的绝对轴比带宽为28.8～42.9GHz，其相对轴比带宽为39.3％。并且，本申请实施例提供的天线结构的增益在对应的频带内也可以满足需求，其峰值增益出现在34GHz，为8.4dBic，且对应的频带内的增益变化在3dB以内，可以满足通信的需求。

为了表述的简洁，以天线结构的极化方式为右手圆极化(right-handed circularpolarized，RHCP)为例进行说明，可以调整电长度大于四分之一个第一波长的天线辐射贴片和电长度小于四分之一个第一波长的天线辐射贴片的布局方式，改变其极化方式为左手圆极化(light-handed circular polarized，LHCP)，本申请对此并不做限制。

如图7和图8所示，分别为本申请实施例提供的天线结构在30GHz和35GHz的方向图。在30GHz和35GHz，天线结构的右手圆极化方向图在xoz面和yoz面均较为稳定和对称，其圆极化特性较好。同时，在30GHz和35GHz，其左手圆极化对应的方向图的增益在-15dB以下，交叉极化较低。

图9是本申请实施例提供的天线结构200的示意图。

如图9所示，天线结构200可以包括16个天线子单元220，以形成天线阵列，天线子单元220可以设置在封装基板210的上表面，多个天线子单元220可以呈4×4的阵列分布。

应理解，为了表述的简洁，以天线结构中包括16个天线子单元220为例进行说明，天线结构200可以包括2N×2N个天线子单元，N为正整数，可以根据实际的生产或设计需求对天线子单元220的个数进行调整，本申请对此并不做限制。同时，天线子单元220可以是上述实施例中任意一种天线子单元。

并且，由于天线结构200中包括多个天线子单元220，天线结构200中设置在封装基板210下表面的馈电线290也需要对应调整，以满足多个天线子单元220同时馈电的需求。

图10是本申请实施例提供的馈电线的示意图。

如图10所示，馈电线290可以包括第一功分器291，第二功分器292，第三功分器293和第四功分器294。当馈电单元230馈电时，可以通过第一功分器291，第二功分器292，第三功分器293和第四功分器294分别为16个天线子单元馈电。

当馈电单元230馈电时，第一功分器291可以将输入电信号的功率平均输出给与其连接的两个第二功分器292，第二功分器292可以将输入电信号的功率平均输出给与其连接的两个第三功分器293，第三功分器293可以将输入电信号的功率平均输出给与其连接的两个第四功分器294，由第四功分器294的输出端与对应的天线子单元的金属贴片电连接，从而可以实现为16个天线子单元分别馈电。

应理解，在该实施例中，以第一功分器291，第二功分器292，第三功分器293和第四功分器294均为一分二的微带功分器为例进行说明。在实际的生产或设计中，也可以采用其他形式的馈电方式为多个天线子单元馈电，本申请对其并不做限制。

图11至图14是图9所示天线结构的仿真结果图。其中，图11是图9所示天线结构的S参数仿真和实测结果图。图12是图9所示天线结构的轴比和圆极化增益仿真和实测结果图。图13是图9所示天线结构在33GHz的xoz面的方向图。图14是图9所示天线结构在33GHz的yoz面的方向图。

如图11所示，以S11<-10dB为界限，本申请实施例提供的天线结构的仿真绝对阻抗带宽为23～37.5GHz，实测绝对阻抗带宽为22.8～37.7GHz，其仿真相对阻抗带宽为47.9％，实测相对阻抗带宽为49.3％。

如图12所示，以轴比<3dB为界限，本申请实施例提供的天线结构的仿真绝对轴比带宽为28.5～40GHz，实测绝对轴比带宽为28.7～39.4GHz，其仿真相对轴比带宽为33.6％，实测相对轴比带宽为31.4％。并且，本申请实施例提供的天线结构的增益在对应的频带内也可以满足需求，其峰值增益出现在32GHz，为19.42dBic，且对应的频带内的增益变化在3dB以内，可以满足通信的需求。

如图13和图14所示，分别为本申请实施例提供的天线结构33GHz时xoz面和yoz面的方向图，实测结果和仿真结果具有良好的一致性，并且xoz面和yoz面较为对称。同时，其左手圆极化对应的方向图的增益在-15dB以下，交叉极化较低。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电子设备，其特征在于，包括：一个天线结构；

所述天线结构包括：封装基板，天线子单元和馈电单元；

其中，所述天线子单元包括四个天线辐射贴片和金属贴片；

四个所述天线辐射贴片设置于所述封装基板上表面，呈2×2的阵列分布，四个所述天线辐射贴片之间形成两条缝隙；

所述金属贴片设置于所述封装基板上表面，位于所述两条缝隙的交接处；

所述金属贴片与所述馈电单元电连接；

所述封装基板内设置有金属层，四个所述天线辐射贴片的第一端与所述金属层电连接，所述天线辐射贴片的第一端为靠近所述金属贴片的一端；

任意相邻的两个所述天线辐射贴片中的第一类辐射贴片的电长度小于四分之一个第一波长，任意相邻的两个所述天线辐射贴片中的第二类辐射贴片的电长度大于四分之一个第一波长，所述第一波长为所述天线结构的工作频段对应的波长；

四个所述天线辐射贴片中的第一类辐射贴片的电长度相同，四个所述天线辐射贴片中的第二类辐射贴片的电长度相同。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述馈电单元馈电时，所述第一类辐射上的电信号与所述第二类辐射贴片上的电信号之间的相位差为90°。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述封装基板内设置有第一金属盲孔；

所述第一金属盲孔的一端与所述第一类辐射贴片的第二端连接，另一端与所述金属层连接，所述第一类辐射贴片的第二端为远离所述金属贴片的一端。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述第二类辐射贴片包括第一部分和第二部分，所述第一部分设置于所述封装基板上表面，所述第二部分与所述第一部分连接并延伸至所述封装基板内。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，所述封装基板包括多个层叠设置的介质层，所述第二部分沿多个所述介质层中的一个介质层的表面弯折。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述封装基板内设置有金属通孔，所述金属通孔贯穿所述封装基板，所述金属通孔的一端与所述金属贴片连接，另一端与所述馈电单元电连接。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括馈电线；

所述馈电线设置于所述封装基板的下表面；

所述馈电线一端与所述金属通孔连接，另一端与所述馈电单元电连接。

8.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述封装基板内设置有第二金属盲孔；

其中，四个所述天线辐射贴片的第一端与所述金属层电连接包括：所述第二金属盲孔的一端与所述天线辐射贴片的第一端连接，另一端与所述金属层连接。

9.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述天线子单元与所述金属层之间的距离为四分之一个第一波长。

10.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述天线子单元的工作频段覆盖毫米波频段。

11.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括2N×2N个所述天线子单元，多个所述天线子单元呈2N×2N的阵列分布，N为正整数。

Images