CN114696080A - 端射天线、封装天线和通讯设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种端射天线、封装天线和通讯设备。端射天线包括第一辐射单元、第二辐射单元、第一激励单元和第二激励单元。第一辐射单元包括沿Z轴间隔排布的上金属层和下金属层。第二辐射单元连接于上金属层和下金属层之间,第二辐射单元包括沿X轴间隔排布的左金属墙和右金属墙。第一激励单元用于电连接馈源,以激励第一辐射单元产生沿Z轴的电场。第二激励单元用于电连接馈源,以激励第二辐射单元产生沿X轴的电场。其中,X轴垂直于Z轴。本申请实施例所示端射天线具有双极化特性,有利于提高无线通信的可靠性。
Description
本申请要求于2020年12月31日提交中国专利局、申请号为202011640811.X、申请名称为“端射天线、天线模组和电子设备”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
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种端射天线、封装天线和通讯设备。
背景技术
天线作为发射和接收电磁波的装置,是无线通信系统的重要组成部分。双极化天线能够同时发射或接收两个极化方向正交的电磁波信号,相当于在频带上提供两个传输信道,有助于提高传输吞吐量(throughput)和弱信号区的信号稳定性。然而,具有双极化特性的端射天线在天线领域十分罕见。
发明内容
本申请提供一种端射天线、封装天线和通讯设备,端射天线具有双极化特性,有利于提高无线通信的可靠性。
第一方面,本申请提供一种端射天线,包括第一辐射单元、第二辐射单元、第一激励单元和第二激励单元。
第一辐射单元包括沿Z轴间隔排布的上金属层和下金属层,上金属层包括沿X轴间隔排布的第一上金属层和第二上金属层,下金属层包括沿X轴间隔排布的第一下金属层和第二下金属层,第一下金属层和第一上金属层相对设置,第二下金属层和第二上金属层相对设置,X轴垂直于Z轴。
第二辐射单元连接于上金属层和下金属层之间,第二辐射单元包括沿X轴间隔排布的左金属墙和右金属墙,左金属墙包括沿Z轴间隔排布的第一左金属墙和第二左金属墙,第一左金属墙连接第一上金属层朝向第二上金属层的一端,第二左金属墙连接第一下金属层朝向第二下金属层的一端,右金属墙包括沿Z轴间隔排布的第一右金属墙和第二右金属墙,第一右金属墙连接第二上金属层朝向第一上金属层的一端,且与第一左金属墙相对设置,第二右金属墙连接第二下金属层朝向第一下金属层的一端,且与第二左金属墙相对设置。
第一激励单元用于电连接馈源,以激励第一辐射单元产生沿Z轴的电场。第二激励单元用于电连接馈源,以激励第二辐射单元产生沿X轴的电场。
其中,本申请所示沿Z轴的电场即为垂直方向的电场,沿X轴的电场即为水平方向的电场。
本申请实施例所示端射天线中,第一激励单元激励第一辐射单元产生垂直方向的电场,即激励端射天线产生垂直极化辐射,第二激励单元激励第二辐射单元产生水平方向的电场,即激励端射天线产生水平极化辐射。换言之,本申请实施例所示端射天线可产生双极化辐射,即端射天线具有水平极化和垂直极化,也即端射天线具有双极化特性,有利于挺高利用端射天线进行无线通信的可靠性。
一种实施方式中,第一上金属层设有第一通孔,第二上金属层设有第二通孔,第一激励单元包括沿X轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构。
第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,第一接入部分用于电连接馈源的第一馈点,第一接入部分位于第一上金属层背离第一下金属层的一侧,且与第一上金属层彼此间隔,第一连接部分穿设于第一通孔,第一耦合部分位于第一上金属层和第一下金属层之间,并与第一上金属层和第一下金属层彼此间隔。
第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,第二接入部分用于电连接馈源的第二馈点,第二接入部分位于第二上金属层背离第二下金属层的一侧,且与第二上金属层彼此间隔,第二连接部分穿设于第二通孔,第二耦合部分位于第二上金属层和第二下金属层之间,并与第二上金属层和第二上金属层彼此间隔。
本实施方式中,第一激励结构和第二激励结构均为耦合电容式激励结构,即第一激励单元采用耦合馈电的方式激励第一辐射单元。第一激励单元可通过第一激励结构和第二激励结构采用双馈入的方式,激励第一辐射单元产生垂直方向的电场,以使端射天线产生垂直极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
此外,第一激励结构和第二激励结构均在靠近第一辐射单元的天线孔径处进行激励,由于天线孔径处是天线在谐振模式下的高阻抗点,因此第一激励单元采用耦合式馈入的方式激励第一辐射单元,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线的辐射效率。
一种实施方式中,第一激励单元包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,第一接入部分用于电连接馈源的第一馈点,第一接入部分位于上金属层背离下金属层的一侧,且与上金属层彼此间隔,第一连接部分位于第一上金属层和第二上金属层之间,并与第一上金属层和第二上金属层彼此间隔,第一耦合部分位于上金属层和下金属层之间,并且与上金属层和上金属层彼此间隔,第一耦合部分与第一上金属层和第二上金属层相对设置。
本实施方式所示端射天线中,第一激励单元采用单馈入的方式,激励第一辐射单元产生垂直方向的电场,以使端射天线产生垂直极化辐射,有利于简化端射天线的结构。
一种实施方式中,第一激励单元位于上金属层和下金属层之间,第一激励单元包括沿Z轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构。
第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,第一接入部分用于电连接馈源的第一馈点,第一耦合部分位于第一接入部分与上金属层之间,且与上金属层彼此间隔,第一耦合部分与第一上金属层和第二上金属层相对设置。
第二激励结构位于第一激励结构背离上金属层的一侧,第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,第二接入部分用于电连接馈源的第二馈点,第二耦合部分位于第二接入部分与下金属层之间,且与下金属层彼此间隔,第二耦合部分与第二下金属层和第二下金属层相对设置。
本实施方式所示端射天线中,第一激励单元为差分对传输线。此时,第一激励结构和第二激励结构需要承载大小相同且相位相反的电流,才能激励第一辐射单元产生垂直方向的电场,以使端射天线产生垂直极化的辐射。应当理解的是,在端射天线的设计过程中,可通过调整第一激励结构和第二激励结构的线宽,以及第一激励结构和第二激励结构之间的间距,来实现对第一激励单元的差分特征阻抗的调整。
此外,第一激励单元可通过第一激励结构和第二激励结构采用双馈入的方式,激励第一辐射单元产生垂直方向的电场,以使端射天线产生垂直极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
一种实施方式中,第一上金属层设有第一通孔,第二上金属层设有第二通孔,第一激励单元包括沿X轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构;
第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,第一接入部分用于电连接馈源的第一馈点,第一接入部分位于第一上金属层背离第一下金属层的一侧,且与第一上金属层彼此间隔,第一连接部分穿设于第一通孔,第一耦合部分位于第一上金属层和第一下金属层之间,且连接于第一下金属层远离第二下金属层的一端;
第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,第二接入部分用于电连接馈源的第二馈点,第二接入部分位于第二上金属层背离第二下金属层的一侧,且与第二上金属层彼此间隔,第二连接部分穿设于第二通孔,第二耦合部分位于第二上金属层和第二下金属层之间,且连接于第二下金属层远离第一下金属层的一端。
本实施方式所示端射天线中,第一激励结构和第二激励结构均为直馈式激励结构,即第一激励单元采用直接馈电的方式激励第一辐射单元。应当理解的是,本实施方式所示第一激励结构和第二激励结构均在远离第一辐射单元的天线孔径处进行激励,由于远离天线孔径处是天线在谐振模式下的低阻抗点,因此第一激励单元可采用直接馈入的方式激励第一辐射单元,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线的辐射效率。
一种实施方式中,第二激励单元包括沿X轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构。
第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,第三接入部分用于电连接馈源的第三馈点,第三接入部分位于左金属墙和右金属墙之间,且与左金属墙和右金属墙彼此间隔,第三连接部分与左金属墙彼此间隔,第三耦合部分位于左金属墙远离右金属墙的一侧,且与左金属墙彼此间隔。
第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,第四接入部分用于电连接馈源的第四馈点,第四接入部分位于第三接入部分和右金属墙之间,且与第三接入部分和右金属墙彼此间隔,第四连接部分与右金属墙彼此间隔,第四耦合部分位于右金属墙远离左金属墙的一侧,且与右金属墙彼此间隔。
本实施方式所示端射天线中,第二激励单元可通过第三激励结构和第四激励结构采用双馈入的方式,激励第二辐射单元产生水平方向的电场,以使端射天线产生水平极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
其中,第三激励结构和第四激励结构均为耦合电容式激励结构,即第二激励单元采用耦合馈电的方式激励第二辐射单元。应当理解的是,本实施例所示第三激励结构和第四激励结构均在靠近第二辐射单元的天线孔径处进行激励,由于天线孔径处是天线在谐振模式下的高阻抗点,因此第二激励单元采用耦合式馈入的方式激励第二辐射单元,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线的辐射效率。
此外,第二激励单元为差分对传输线。此时,第三激励结构和第四激励结构需要承载大小相同且相位相反的电流,才能激励第二辐射单元产生水平方向的电场,以使端射天线产生水平极化的辐射。
其中,第二激励单元的差分特征阻抗Zodd=ohm。
应当理解的是,在端射天线的设计过程中,可通过调整第三激励结构和第四激励结构的线宽,以及第三激励结构和第四激励结构之间的间距,来实现对第二激励单元的差分特征阻抗的调整。
一种实施方式中,第二激励单元还包括寄生结构,寄生结构位于第三连接部分和第四连接部分背离第二辐射单元的一侧,且与第三连接部分和第四连接部分间隔设置。
寄生结构用以加强第三激励结构和第四激励结构承载的差分电流的差分模式,抑制同向电流的共模模式,以确保激励出端射天线的水平极化的天线模式。
一种实施方式中,第二激励单元包括依次连接的第三接入部分、第三连接部分和第三馈电部分,第三接入部分用于电连接馈源的第三馈点,第三接入部分位于右金属墙远离左金属墙的一侧,且与右金属墙彼此间隔,第三连接部分与左金属墙和右金属墙彼此间隔,第三馈电部分位于左金属墙远离右金属墙的一侧,且与左金属墙彼此间隔。
本实施方式所示端射天线中,第二激励单元采用单馈入的方式,激励第二辐射单元产生水平方向的电场,以使端射天线产生水平极化辐射,以简化端射天线的结构。
一种实施方式中,第二激励单元包括沿Z轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构。
第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,第三接入部分用于电连接馈源的第三馈点,第三接入部分位于第一右金属墙背离第一左金属墙的一侧,且与第一右金属墙彼此间隔,第三连接部分与第一左金属墙和第一右金属墙彼此间隔,第三耦合部分位于第一左金属墙背离第一右金属墙的一侧,且与第一左金属墙彼此间隔。
第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,第四接入部分用于电连接馈源的第四馈点,第四接入部分位于第二右金属墙背离第二左金属墙的二侧,且与第二右金属墙彼此间隔,第四连接部分与第二左金属墙和第二右金属墙彼此间隔,第四耦合部分位于第二左金属墙背离第二右金属墙的一侧,且与第二左金属墙彼此间隔。
本实施方式所示端射天线中,第二激励单元可通过第三激励结构和第四激励结构采用双馈入的方式,激励第二辐射单元产生水平方向的电场,以使端射天线产生水平极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
一种实施方式中,第二激励单元包括沿X轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构。
第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,第三接入部分用于电连接馈源的第三馈点,第三接入部分和第三连接部分均位于左金属墙和右金属墙之间,第三接入部分与左金属墙和右金属墙彼此间隔,第三耦合部分连接于第二左金属墙朝向第一左金属墙的一端。
第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,第四接入部分用于电连接馈源的第四馈点,第四接入部分和第四连接部分均位于第三接入部分和右金属墙之间,第四接入部分与第三接入部分和右金属墙彼此间隔,第四耦合部分连接于第二右金属墙朝向第一右金属墙的一端。
本实施方式所示端射天线中,第三激励结构和第四激励结构均为直馈式激励结构,即第二激励单元采用直接馈电的方式激励第二辐射单元。应当理解的是,本实施方式所示第三激励结构和第四激励结构均在远离第二辐射单元的天线孔径处进行激励,由于远离天线孔径处是天线在谐振模式下的低阻抗点,因此第二激励单元可采用直接馈入的方式激励第二辐射单元,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线的辐射效率。
一种实施方式中,端射天线还包括第一辅助金属墙和第二辅助金属墙,第一辅助金属墙的一端连接于第一上金属层背离第二上金属层的一端,另一端连接于第一下金属层背离第二下金属层的一端,第二辅助金属墙的一端连接于第二上金属层背离第一上金属层的一端,另一端连接于第二下金属层背离第一下金属层的一端。
其中,第一辅助金属墙和第二辅助金属墙用于实现端射天线的阻抗匹配,有利于提高端射天线的信号增益。
一种实施方式中,第一上金属层设有第一缺口,第一缺口沿第一上金属层的厚度方向贯穿第一上金属层,且贯穿第一上金属层的前端面。
第二上金属层设有第二缺口,第二缺口沿第二上金属层的厚度方向贯穿第二上金属层,且贯穿第二上金属层的前端面。
其中,第一缺口和第二缺口的存在有助于实现端射天线的阻抗匹配,有利于提高端射天线的信号增益。
第二方面,本申请提供一种封装天线,包括收发芯片和上述任一种端射天线,收发芯片用以向端射天线发送电磁波信号,或者,接收端射天线接收到的外界的电磁波信号。
本申请所示封装天线中,端射天线具有双极化特性,可实现封装天线的极化多样性,有助于提高传输吞吐量和弱信号区的信号稳定,满足5G信号传输的要求。
一种实施方式中,封装天线还包括基板,基板内部设有多层金属层和多个连接件,多层金属层彼此间隔,每一连接件连接于相邻两个金属层之间,多层金属层和多个连接件形成端射天线,以简化端射天线的形成工艺,实现封装天线的小型化设计。
第三方面,本申请提供一种通讯设备,包括壳体和上述任一种封装天线,封装天线位于壳体的内侧。
本申请所示通讯设备中,端射天线具有双极化特性,可实现封装天线的极化多样性,有助于提高通讯设备的传输吞吐量和弱信号区的信号稳定,满足5G信号传输的要求。
一种实施方式中,端射天线的天线孔径朝向壳体,端射天线可通过壳体发射电磁波信号,或,通过壳体接收电磁波信号。
其中,壳体采用非金属材料制成,或者,壳体包括主体部分和采用非金属材料制成的辅助部分,此时,端射天线可通过壳体的辅助部分发射电磁波信号,或,通过壳体的辅助部分接收电磁波信号。
一种实施方式中,通讯设备还包括显示屏,显示屏安装于壳体,端射天线的天线孔径朝向显示屏,端射天线可通过显示屏发射电磁波信号,或,通过显示屏接收电磁波信号。
需要说明的是,由于显示屏基本上是采用非金属材料制成,非金属材料不会干扰电磁波的传输,即使端射天线的天线孔径朝向显示屏,显示屏并不会影响端射天线发射和/或接收毫米波信号,以保证端射天线可正常工作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种通讯设备的结构示意图;
图2是图1所示通讯设备的部分结构示意图;
图3是图2所示通讯设备中封装天线的天线模组在一种实施方式下的结构示意图;
图4是图1所示通讯设备在一种实施方式下的平面结构示意图;
图5是图1所示通讯设备在另一种实施方式下的结构示意图;
图6a是图1所示通讯设备在第三种实施方式下的结构示意图;
图6b是图6a所示通讯设备在另一个角度下的结构示意图;
图7是图6a所述通讯设备的后盖在另一种实施方式下的结构示意图;
图8是图1所示通讯设备在第四种实施方式下的结构示意图;
图9是图8所示通讯设备在另一个角度下的结构示意图;
图10是图5所示通讯设备中天线模组的结构示意图;
图11是图10所示天线模组的部分结构示意图;
图12是图11所示天线模组的部分结构示意图;
图13是图12所示天线模组的部分结构示意图;
图14是图12所示天线模组的部分结构示意图;
图15是图12所示天线模组中端射天线的部分结构在工作状态下的平面展开示意图;
图16是图12所示天线模组中端射天线的部分结构在工作状态下的平面展开示意图;
图17是图11所示天线模组中两个相邻排列的端射天线的返回损耗系数曲线图;
图18是图17所示返回损耗系数曲线图相对应的返回损耗阻抗圆图;
图19是图11所示天线模组中两个相邻排列的端射天线在28GHz下的辐射方向图;
图20是图11所示天线模组中两个相邻排列的端射天线的阵列增益曲线图;
图21是图12所示天线模组中端射天线的第一辐射单元在各个频率点下的电流示意图;
图22是图12所示天线模组中端射天线的第一辐射单元在各个频率点的电场向量示意图;
图23是图12所示天线模组中端射天线的第二辐射单元在各频率点下的电流示意图;
图24是图12所示天线模组中端射天线的第二辐射单元在各频率点下的电场向量示意图;
图25是图12所示天线模组中端射天线的第一辐射单元在各个频率点的扫波性能图;
图26是图12所示天线模组中端射天线的第二辐射单元在各个频率点的扫波性能图;
图27是本申请实施例提供的第二种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图28是本申请实施例提供的第三种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图29是本申请实施例提供的第四种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图30是图29所示天线模组的部分结构示意图;
图31是本申请实施例提供的第五种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图32是图31所示天线模组的部分结构示意图;
图33是本申请实施例提供的第六种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图34是图33所示天线模组的部分结构示意图;
图35是本申请实施例提供的第七种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图36是本申请实施例提供的第八种通讯设备中天线模组的部分结构示意图;
图37是本申请实施例提供的第九种通讯设备中天线模组的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供的一种通讯设备1000的结构示意图。
通讯设备1000可以是手持设备、车载设备、可穿戴设备、计算机设备、无线局域网(wireless local area network,WLAN)设备或路由器等具有无线通信功能的电子产品。在一些应用场景下,通讯设备1000也可以叫做不同的名称,例如:用户设备、接入终端、用户单元、用户站、移动站、移动台、远方站、远程终端、移动设备、用户终端、无线通讯设备、用户代理或用户装置、蜂窝电话、无线电话、会话启动协议(session initiation protocol,SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop,WLL)站、个人数字处理(personal digitalassistant,PDA)、5G网络或未来演进网络中的终端设备等。
一些实施例中,通讯设备1000也可以是一种部署在无线接入网用以提供无线通信功能的设备,包括但不限于:基站、中继站、接入点、车载设备、无线保真(wireless-fidelity,Wi-Fi)的站点、无线回传节点、小站、微站等等。其中,基站可以是基站收发台(base transceiver station,BTS)、节点B(Node B,NB)、演进型基站B(evolutional NodeB,eNB或eNodeB)、NR(new radio)系统中的传输节点或收发点(transmission receptionpoint,TRP或者TP)或者下一代节点B(generation nodeB,gNB)、未来通信网络中的基站或网络设备。本申请实施例以通讯设备1000是手机为例进行说明。
通讯设备1000包括壳体100、显示屏200、电路板300、受话器(图未示)和扬声器(图未示),显示屏200安装于壳体100,电路板300、受话器和扬声器均安装于壳体100的内侧。
壳体100可以包括边框110和后盖120,后盖120固定于边框110的一侧。边框110与后盖120可以为一体成型的结构,以保证壳体100的结构稳定性。或者,边框110与后盖120也可以通过组装方式彼此固定。壳体100设有扬声孔1001,扬声孔1001的数量可以为一个或多个。示例性的,扬声孔1001的数量为多个,多个扬声孔1001设于边框110。扬声孔1001连通壳体100的内侧与壳体100的外侧。需要说明的是,本申请实施例所描述的“孔”是指具有完整孔壁的孔,后文中对“孔”的描述作相同理解。
显示屏200固定于边框110的另一侧。即显示屏200和后盖120分别固定于边框110的两侧。用户使用通讯设备1000时,显示屏200朝向用户放置,后盖120背离用户放置。显示屏200设有受话孔2001,受话孔2001为贯穿显示屏200的通孔。
在其他一些实施例中,显示屏200的边缘可与壳体100之间形成受话孔2001。例如,显示屏200与壳体100的边框1001的顶部边缘之间形成受话孔2001。或者,在其他一些实施例中,壳体100设有受话孔2001。例如,壳体100的边框110的顶部区域处形成受话孔2001。应当理解的是,本申请不对受话孔2001的具体形成结构及位置做严格限定。
电路板300位于后盖120和显示屏200之间。其中,电路板300可以为通讯设备1000的主板(mainboard)。受话器位于通讯设备1000的顶部,受话器发出的声音经受话孔2001传输至通讯设备1000的外部,以实现通讯设备1000的声音播放功能。扬声器位于通讯设备1000的底部,扬声器发出的声音能够经扬声孔1001传输至通讯设备1000的外部,以实现通讯设备1000的声音播放功能。
应当理解的是,本申请实施例描述通讯设备1000时所采用“顶”和“底”等方位用词主要依据用户手持使用通讯设备1000时的方位进行阐述,以朝向通讯设备1000顶侧的位置为“顶”,以朝向通讯设备1000底侧的位置为“底”,并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对通讯设备1000于实际应用场景中的方位的限定。
请一并参阅图2,图2是图1所示通讯设备1000的部分结构示意图。
通讯设备1000还包括中央处理器(central processing unit,CPU)芯片400、低频基带芯片500、中频基带芯片600和封装天线(又称基板天线,antenna-in-package,AIP)700,中央处理器芯片400、低频基带芯片500、中频基带芯片600和封装天线700均安装于壳体100内侧。中央处理器芯片400、低频基带芯片500、中频基带芯片600和封装天线700可均安装于电路板300。低频基带芯片500为2个,2个低频基带芯片500可均与中央处理器芯片400电连接。中频基带芯片600为2个,2个中频基带芯片600可均与一个低频基带芯片500电连接。封装天线700为2个,2个封装天线700可均与一个中频基带芯片600电连接。
在其他一些实施例中,低频基带芯片500也可以为1个或3个以上,和/或,中频基带芯片600也可以为1个或3个以上,和/或,封装天线700也可以为1个或3个以上。需要说明的是,本申请实施例中,“A和/或B”包括“A”、“B”以及“A和B”三种情况,后文中的相关描述可做相同理解。
封装天线700包括收发(transmitter and/or receiver,T/R)芯片710和天线模组720,收发芯片710与天线模组720电连接。收发芯片710用以向天线模组720发送和/或接收电磁波信号。天线模组720用以根据接收的电磁信号辐射电磁波,和/或,根据接收的电磁波向收发芯片710发送电磁信号,从而实现通讯设备1000的无线通信。其中,收发芯片710为毫米波(millimeter wave,mmW)收发芯片。此时,通讯设备1000为具有毫米波功能的手机,即通讯设备1000可以工作在毫米波频段。在其他一些实施例中,收发芯片710也可以为其他可以发射和/或接收射频信号的射频模组(radio frequency module,AF module)。
请一并参阅图3,图3是图2所示通讯设备1000中封装天线700的天线模组720在一种实施方式下的结构示意图。
天线模组720包括基板721、垂向天线(broadside antenna,BR Antenna)722和端射(end-fire antenna,EF Antenna)天线723,垂向天线722和端射天线723均嵌设于基板721的内部。基板721可为电路板(可为柔性电路板或刚性电路板)。垂向天线722为两个,两个垂向天线722彼此间隔排布。具体的,垂向天线722的天线孔径(图未标)垂直于基板721的厚度方向。即,垂向天线722沿垂直于基板721的方向进行辐射。也即,垂向天线722用以发射和/或接收垂直于基板721的毫米波信号。其中,每一垂向天线722可同时具备水平极化和垂直极化特性,即每一垂向天线722可均具备双极化特性,以实现天线模组720的极化多样性(polarization diversity),有助于提高传输吞吐量和弱信号区的信号稳定性,满足5G信号传输的要求。应当理解的是,在电磁学和天线理论中,天线孔径又称天线孔径或有效辐射孔径,是衡量天线接收电磁辐射(例如无线电波)功率的有效程度的度量。
在其他一些实施方式中,两个垂向天线722可均具备水平极化特性,或者,两个垂向天线722可均具备垂直极化特性,或者,一个垂向天线722具备水平极化特性,另一个垂向天线722具备垂直极化特性,或者,一个垂向天线722同时具备水平极化和垂直极化特性,另一个垂向天线722具备水平极化特性或垂直极化特性。可以理解的是,垂向天线722也可以为1个或3个以上,本申请对垂向天线722的数量不作具体限定。
端射天线723为两个,两个端射天线723彼此间隔排布。具体的,端射天线723的天线孔径(图未标)平行于基板721的厚度方向。即,端射天线723沿平行于基板721的方向进行辐射。也即,端射天线723用以发射和/或接收平行于基板721的毫米波信号。其中,每一端射天线723可均采用后文实施例所描述的端射天线。此时,每一端射天线723可同时具备水平极化和垂直极化特性,即每一端射天线723可均具备双极化特性,以实现天线模组720的极化多样性(polarization diversity),有助于提高传输吞吐量和弱信号区的信号稳定性,满足5G信号传输的要求。
在其他一些实施方式中,也可以一个端射天线723同时具备水平极化和垂直极化特性,另一个端射天线723具备水平极化特性或垂直极化特性。可以理解的是,端射天线723也可以为1个或3个以上,本申请对端射天线723的数量不作具体限定。
请参阅图4,图4是图1所示通讯设备1000在一种实施方式下的平面结构示意图。其中,图4所示通讯设备1000采用图3所示天线模组720。
本实施方式中,通讯设备1000包括四个天线模组720。具体的,一个天线模组720设于通讯设备1000的顶部,一个天线模组720设于通讯设备1000的左侧,一个天线模组720设于通讯设备1000的底部,一个天线模组720设于通讯设备1000的右侧。在其他一些实施方式中,通讯设备1000也可以包括1个、2个、3个或5个以上天线模组720,本申请对天线模组720的数量不作具体限定。
应当理解的是,本申请实施例描述通讯设备1000时所采用“顶”、“底”、“左”和“右”等方位用词主要依据用户手持使用通讯设备1000时的方位进行阐述,以朝向通讯设备1000顶侧的位置为“顶”,以朝向通讯设备1000底侧的位置为“底”,以朝向通讯设备1000右侧的位置为“右”,以朝向通讯设备1000左侧的位置为“左”,并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对通讯设备1000于实际应用场景中的方位的限定。
请参阅图5,图5是图1所示通讯设备1000在另一种实施方式下的结构示意图。
本实施方式所示通讯设备1000与上述实施方式所示通讯设备1000的不同之处在于,通讯设备1000包括1个天线模组720,天线模组720固接于电路板300的边缘。具体的,天线模组720固接于电路板300的左侧。其中,天线模组720固接于电路板300的周面。在其他一些实施方式中,天线模组720也可以固接于电路板300的顶面或底面,或者,天线模组720也可以固接于电路板300的右侧、顶侧或底侧,或者,天线模组720也可以与电路板300一体成型,此时,部分电路板300形成天线模组720。
本实施方式中,天线模组720包括四个端射天线723(如图3所示),四个端射天线723沿基板721的长度方向彼此间隔排布。具体的,每一端射天线723的天线孔径701均朝向通讯设备1000的显示屏200,用以发射和/或接收垂直于基板721的毫米波信号。其中,每一端射天线723均同时具备水平极化和垂直极化特性,即每一端射天线723均具备双极化特性,以实现天线模组720的极化多样性(polarization diversity),有助于提高传输吞吐量和弱信号区的信号稳定性,满足5G信号传输的要求。
需要说明的是,由于显示屏200基本上是采用非金属材料制成,非金属材料不会干扰电磁波的传输,即使端射天线723的天线孔径701朝向显示屏200,显示屏200并不会影响端射天线723发射和/或接收毫米波信号,以保证端射天线723可正常工作。
请参阅图6a和图6b,图6a是图1所示通讯设备1000在第三种实施方式下的结构示意图,图6b是图6a所示通讯设备1000在另一个角度下的结构示意图。
本实施方式所示通讯设备1000与上述另一种实施方式所示的通讯设备1000的不同之处在于,天线模组720固接于电路板300的右侧。具体的,每一端射天线723的天线孔径701均朝向后盖120。其中,后盖120采用非金属材料制成,非金属材料不会对电磁波的传输造成干扰,端射天线723可正常发射和/或接收毫米波信号,保证端射天线723的正常工作。
在其他一些实施方式中,如图7所示,图7是图6a所示通讯设备1000的后盖120在另一种实施方式下的结构示意图。后盖120包括主体部分120a和与主体部分120a固接的辅助部分120b。主体部分120a可采用金属材料制成,或者采用金属材料和非金属材料复合而成,主体部分120a可设有通孔120c,通孔120c沿主体部分120a的厚度方向延伸,或者,沿主体部分120a的厚度方向贯穿主体部分120a。辅助部分120b嵌设于通孔120c内,辅助部分120b采用非金属材料制成。换言之,后盖120可采用金属材料和非金属材料复合而成。此时,每一端射天线723的天线孔径701均与辅助部分120b相对设置。每一端射天线723均可通过辅助部分120b发射和/或接收毫米波信号。
请参阅图8和图9,图8是图1所示通讯设备1000在第四种实施方式下的结构示意图,图9是图8所示通讯设备1000在另一个角度下的结构示意图。
本实施方式所示通讯设备1000与上述第三种实施方式所示的通讯设备1000的不同之处在于,封装天线700安装于电路板300的顶侧。具体的,每一端射天线723(如图3所示)的天线孔径701均朝向边框110。其中,端射天线723的天线孔径701朝向边框110的顶部。
边框110包括主体部分1101和与主体部分1101固接的辅助部分1102。主体部分1101采用金属材料制成。主体部分1101设有通孔1111,通孔1111沿主体部分1101的厚度方向上贯穿主体部分1101。其中,通孔1111位于主体部分1101的底部。辅助部分1102嵌设于通孔1111,辅助部分1102采用非金属材料制成。换言之,边框110采用金属材料和非金属材料复合而成。此时,每一端射天线723的天线孔径701均与辅助部分1102相对设置。每一端射天线723均可通过辅助部分1102发射和/或接收毫米波信号。在其他一些实施方式中,边框110也可以采用非金属材料制成,以避免影响端射天线723发射和/或接收毫米波信号。
请参阅图10和图11,图10是图5所示通讯设备1000中天线模组720的结构示意图,图11是图10所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图11仅示出了天线模组720的部分基板721。
为方便后文说明,图10中将天线模组720的长度方向定义为X方向,天线模组720的宽度方向定义为Y方向,天线模组720的高度方向定义为Z方向,天线模组720的高度方向Z垂直于天线模组720的宽度方向X和天线模组720的长度方向Y。
基板721包括前端面7211、后端面7212和基准面7213。前端面7211和后端面7212相背设置。基准面7213位于前端面7211和后端面7212之间,且与前端面7211和后端面7212平行设置。其中,前端面7211、后端面7212和基准面7213均平行于X-Y轴平面。此外,基板721的厚度为H0。示例性的,基板721的厚度H0在1mm~1.5mm之间。
四个端射天线723埋设于基板721的内部。本实施例中,四个端射天线723的结构相同。四个端射天线723相对于基准面7213凸出,且沿X轴方向彼此间隔设置。具体的,四个端射天线723的天线孔径701均位于前端面7211。其中,端射天线723具有中心线O-O,端射天线723相对中心线O-O镜像对称。
此外,相邻两个端射天线723的中心线O-O之间的距离D在0.4λ~0.5λ之间,以防止相邻两个端射天线723之间发生信号干扰。应当理解的是,本申请实施例提及的λ为端射天线723的工作频段对应的波长。在其他一些实施例中,相邻两个端射天线723之间还可以增设隔离墙(图未示),隔离墙同样可以防止相邻两个端射天线723之间发生信号干扰。
请参阅图12,图12是图11所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图12仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
第一辐射单元10包括上金属层11和下金属层12,上金属层11和下金属层12沿Z轴方向彼此间隔排布。具体的,上金属层11和下金属层12平行且相对设置。上金属层11和下金属层12均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,上金属层11和下金属层12之间的间距为H,H<H0。示例性的,上金属层11和下金属层12之间的间距H在0.05λ~0.2λ之间。
一些实施例中,基板721内部设有多层金属层,多层金属层沿Z轴方向间隔排布。基板721的一层金属层形成上金属层11,另一层金属层形成下金属层12。换言之,上金属层11和下金属层12可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。
应当理解的是,本申请实施例描述端射天线723时所采用的“上”和“下”等方位词主要依据图12所示方位进行阐述,以朝向Z轴正方向为“上”,以朝向Z轴负方向为“下”,并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对端射天线723于实际应用场景中的方位的限定。
此外,下金属层12和上金属层11的面积和形状完全相同。具体的,上金属层11和下金属层12完全正对,即下金属层12在上金属层11的正投影完全覆盖上金属层11。其中,上金属层11和下金属层12远离基准面7213的一端形成第一辐射单元10的天线孔径101。在其他一些实施例中,上金属层11和下金属层12的面积和/或形状也可以不相同,或者,上金属层11和下金属层12也可以不完全正对,即上金属层11和下金属层12也可以部分正对。
本实施例中,上金属层11自基准面7213沿平行于X-Y轴平面延伸。上金属层11沿Y轴方向的尺寸L1为λ/4。上金属层11沿X轴方向的尺寸小于0.4λ~0.5λ。上金属层11包括第一上金属层111和第二上金属层112,第一上金属层111和第二上金属层112沿X轴方向彼此间隔排布。具体的,第一上金属层111和第二上金属层112均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,第一上金属层111和第二上金属层112的面积和形状相同,且第一上金属层111和第二上金属层112相对于中心线O-O镜像对称。此外,第一上金属层111和第二上金属层112均接地。在其他一些实施例中,第一上金属层111和第二上金属层112的面积和/或形状也可以不相同。
此外,上金属层11设有第一通孔102和第二通孔103,第一通孔102和第二通孔103均沿上金属层11的厚度方向贯穿上金属层11。具体的,第一通孔102设于第一上金属层111,且位于第一上金属层111靠近天线孔径101的一端。第二通孔103设于第二上金属层112,且位于第二上金属层112靠近天线孔径101的一端。应当理解的是,第一通孔102和第二通孔103的形状并不仅限于图12所示的圆形,也可以为方形或其他异形。
下金属层12自基准面7213沿平行于X-Y轴平面延伸,且下金属层12沿Y轴方向的尺寸L2为λ/4。下金属层12包括第一下金属层121和第二下金属层122,第一下金属层121和第二下金属层122沿X轴方向彼此间隔排布。具体的,第一下金属层121和第二下金属层122位于同一水平面,且均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,第一下金属层121和第二下金属层122的面积和形状相同,且第一下金属层121和第二下金属层122相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第一下金属层121和第二下金属层122的面积和/或形状也可以不相同。
此外,第一下金属层121和第一上金属层111沿Z轴方向彼此间隔排布,第一下金属层121和第一上金属层111平行且相对设置。其中,第一下金属层121和第一上金属层111的面积和形状相同。具体的,第一下金属层121和第一上金属层111完全正对,即第一下金属层121在第一上金属层111的正投影完全覆盖第一上金属层111。此外,第一下金属层121和第一上金属层111均接地。在其他一些实施例中,第一下金属层121和第一上金属层111的面积和/或形状也可以不相同,或者,第一下金属层121和第一上金属层111也可以不完全正对,即第一下金属层121和第一上金属层111也可以部分正对。
第二下金属层122和第二上金属层112沿Z轴方向彼此间隔排布,第二下金属层122和第二上金属层112平行且相对设置。其中,第二下金属层122和第二上金属层112的面积和形状相同。具体的,第二下金属层122和第二上金属层112完全正对,即第二下金属层122在第二上金属层112的正投影完全覆盖第二上金属层112。在其他一些实施例中,第二下金属层122和第二上金属层112的面积和/或形状也可以不相同,或者,第二下金属层122和第二上金属层112也可以不完全正对,即第二下金属层122和第二上金属层112也可以部分正对。
第二辐射单元20连接于上金属层11和下金属层12之间。第二辐射单元20包括左金属墙21和右金属墙22,左金属墙21和右金属墙22沿X轴方向彼此间隔排布。具体的,左金属墙21的和右金属墙22平行且相对设置。左金属墙21和右金属墙22均平行于Y-Z轴平面(允许存在少许偏差)。其中,左金属墙21和右金属墙22之间的间距为W,W<H。
应当理解的是,本申请实施例描述端射天线723时所采用的“左”和“右”等方位词主要依据图12所示方位进行阐述,以朝向X轴正方向为“左”,以朝向X轴负方向为“右”,并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对端射天线723于实际应用场景中的方位的限定。
此外,左金属墙21和右金属墙22的面积和形状完全相同。具体的,左金属墙21和右金属墙22相对于中心线O-O镜像对称。此时,左金属墙21和右金属墙22完全正对,即左金属墙21在右金属墙22的正投影完全覆盖右金属墙22。左金属墙21和右金属墙22远离基准面7213的一端形成第二辐射单元20的天线孔径201。其中,第一辐射单元10的天线孔径101和天线孔径201之和即为端射天线723的天线孔径701。在其他一些实施例中,左金属墙21和右金属墙22的面积和/或形状也可以不相同,或者,左金属墙21和右金属墙22也可以不完全正对,即左金属墙21和右金属墙12也可以部分正对。
本实施例中,左金属墙21自基准面7213沿平行于Y-Z轴平面延伸。具体的,左金属墙21的一端连接于第一上金属层111靠近第二上金属层112的一端,另一端连接于第一下金属层121靠近第二下金属层122的一端。其中,左金属墙21包括第一左金属墙211和第二左金属墙212,第一左金属墙211和第二左金属墙212沿Z轴方向彼此间隔排布。第一左金属墙211和第二左金属墙212均平行于Y-Z轴平面(允许存在少许偏差)。
此外,第一左金属墙211连接于第一上金属层111靠近第二上金属层112的一端,第二左金属墙212连接于第一下金属层121靠近第二下金属层122的一端。具体的,第一左金属墙211连接于第一上金属层111的下表面(图未标),第二左金属墙212连接于第一下金属层121的上表面(图未标)。在其他一些实施例中,第一左金属墙211也可以连接于第一上金属层111的右侧面(图未标),和/或,第二左金属墙212也可以连接于第一下金属层121的右侧面(图未标)。
右金属墙22自基准面7213沿平行于Y-Z轴平面延伸。具体的,右金属墙22的一端连接于第二上金属层112靠近第一上金属层111的一端,另一端连接于第二下金属层122靠近第一下金属层121的一端。其中,右金属墙22包括第一右金属墙221和第二右金属墙222,第一右金属墙221和第二右金属墙222沿Z轴方向彼此间隔排布。第一右金属墙221和第二右金属墙222均平行于Y-Z轴平面(允许存在少许偏差)。
此外,第一右金属墙221连接于第二上金属层112靠近第一上金属层111的一端,第二右金属墙222连接于第二下金属层122靠近第一下金属层121的一端。具体的,第一右金属墙221连接于第二上金属层112的下表面(图未标),第二右金属墙222连接于第二下金属层122的上表面(图未标)。在其他一些实施例中,第一右金属墙221也可以连接于第二上金属层112的左侧面(图未标),和/或,第二右金属墙222也可以连接于第二下金属层122的左侧面(图未标)。
本实施例中,第一右金属墙221和第一左金属墙211沿X轴方向彼此间隔排布,第一右金属墙221和第一左金属墙211平行且相对设置。其中,第一左金属墙211和第一右金属墙221的面积和形状完全相同,且第一左金属墙211和第一右金属墙221相对于中心线O-O镜像对称。此时,第一左金属墙211和第一右金属墙221完全正对,即第一左金属墙211在第一右金属墙221的正投影完全覆盖第一右金属墙221。在其他一些实施例中,第一左金属墙211和第一右金属墙221的面积和形状也可以不相同,或者,第一左金属墙211和第一右金属墙221也可以不完全正对,即第一左金属墙211和第一右金属墙221也可以部分正对,本申请对此不作具体限定。
第二右金属墙222和第二左金属墙212沿X轴方向彼此间隔排布,第二右金属墙222和第二左金属墙212平行且相对设置。其中,第二左金属墙212和第二右金属墙222的面积和形状完全相同,且第二左金属墙212和第二右金属墙222相对于中心线O-O镜像对称。此时,第二左金属墙212和第二右金属墙222完全正对,即第二左金属墙212在第二右金属墙222的正投影完全覆盖第二右金属墙222。在其他一些实施例中,第二左金属墙212和第二右金属墙222的面积和形状也可以不相同,或者,第二左金属墙212和第二右金属墙222也可以不完全正对,即第二左金属墙212和第二右金属墙222也可以部分正对,本申请对此不作具体限定。
此外,第二辐射单元20还包括第一辅助金属墙23和第二辅助金属墙24,第一辅助金属墙23和第二辅助金属墙24均自基准面7213沿平行于X-Y轴平面延伸。具体的,第一辅助金属墙23连接于第一左金属墙211和第一右金属墙221之间,第二辅助金属墙24连接于第二左金属墙212和第二右金属墙222之间,以调整第二辐射单元20的谐振长度,进而调整第二辐射单元20的谐振频率。在其他一些实施例中,第二辐射单元20也可以不包括第一辅助金属墙23和第二辅助金属墙24。
其中,第一辅助金属墙23的一端连接于第一左金属墙211远离第二左金属墙212的一端,另一端连接于第一右金属墙221远离第二右金属墙222的一端。第二辅助金属墙24的一端连接于第二左金属墙212远离第一左金属墙211的一端,另一端连接于第二右金属墙222远离第第一右金属墙221的一端。在其他一些实施例中,第一辅助金属墙23也可以连接第一左金属墙211和/或第一右金属墙221的其他位置,和/或,第二辅助金属墙24也可以连接第二左金属墙212和/或第二右金属墙222的其他位置。
请参阅图13,图13是图12所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图13所示端射天线723中仅示出第一辐射单元10和第一激励单元30。
本实施例中,第一激励单元30包括第一激励结构31和第二激励结构32,第一激励结构31和第二激励结构32沿X轴方向彼此间隔排布。第一激励结构31和第二激励结构32的结构相同,且相对中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第一激励结构31和第二激励结构32的结构也可以不相同。
具体的,第一激励结构31与第一馈点(图未示)电连接,第二激励结构32与第二馈点(图未示)电连接。其中,第一馈点和第二馈点设于基准面7213,且分别与收发芯片710(如图2所示)的两个射频口电连接。此时,第一激励单元30可通过第一激励结构31和第二激励结构32采用双馈入的方式,激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,以使端射天线723产生垂直极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线723的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
本实施例中,第一激励结构31包括依次连接的第一接入部分311、第一连接部分312以及第一馈电部分313。第一接入部分311位于第一上金属层111背离第一下金属层121的一侧。第一接入部分311与第一上金属层111平行且间隔设置。其中,第一接入部分311可为微带线。示例性的,第一连接部分312可为金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。第一接入部分311远离第一连接部分312的一端与第一馈点电连接。第一连接部分312穿过第一通孔102延伸至第一上金属层111和第一下金属层121之间。第一连接部分312与第一通孔102的孔壁不接触,即与第一通孔102的孔壁彼此间隔。
第一馈电部分313位于第一上金属层111和第一下金属层121之间,且与第一上金属层111和第一下金属层121彼此间隔。第一馈电部分313的面积小于第一上金属层111和第二下金属层121的面积。具体的,第一馈电部分313和第一上金属层111平行且相对设置,第一馈电部分313与第一上金属层111相互耦合形成第一耦合电容。第一馈电部分313和第二下金属层121平行且相对设置,第一馈电部分313和第二下金属层121相互耦合形成第二耦合电容。其中,第一馈电部分313可为金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。
此时,第一馈电部分313与第一上金属层111之间的间距为h1,第一馈电部分313与第一下金属层121之间的间距为h2,h2/h1在0.5~2之间。应当理解的是,电容器的电容值C=ε*A/d,ε为介质常数,A是电容极板的正对面积,d是电容极板的距离。由此可得,第一耦合电容的电容值C1=ε*A1/h1,第二耦合电容的电容值C2=ε*A2/h2,A1是第一馈电部分313与第一上金属层111的正对面积,A2是第一馈电部分313与第一下金属层121的正对面积。因此,可通过调整A1和h1以实现对第一耦合电容的电容值的调整,可通过调整A2和h2以实现对第二耦合电容的电容值的调整。
同样的,第二激励结构32包括依次连接的第二接入部分321、第二连接部分322以及第二馈电部分323。第二接入部分321位于第二上金属层112背离第二下金属层122的一侧。第二接入部分321与第二上金属层112平行且间隔设置。第二接入部分321远离第二连接部分322的一端与第二馈点电连接。第二接入部分221可为微带线。示例性的,第一接入部分221可为第二金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。其中,第二接入部分321与第一接入部分311均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第二接入部分321与第一接入部分311的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二接入部分321与第一接入部分311的面积和/或形状也可以不同。
第二连接部分322穿过第二通孔103延伸至第二上金属层112和第二下金属层122之间。第二连接部分322与第二通孔103的孔壁不接触,即与第二通孔103的孔壁彼此间隔。其中,第二连接部分322与第一连接部分312均平行于X-Z轴平面(允许存在少许偏差)。第二连接部分322与第一连接部分312的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二连接部分322与第一连接部分312的面积和/或形状也可以不相同。
第二馈电部分323位于第二上金属层112和第二下金属层122之间,且与第二上金属层112和第二下金属层122彼此间隔。第二馈电部分323的面积小于第二上金属层112和第二下金属层122的面积。第二馈电部分323可为金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。其中,第二馈电部分323与第一馈电部分313均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和/或形状也可以不相同。
具体的,第二馈电部分323与第二上金属层112平行且相对设置,第二馈电部分323与第二上金属层112相互耦合形成第三耦合电容。第二馈电部分323与第二下金属层12平行且相对设置,第二馈电部分323与第二下金属层12形成第四耦合电容。其中,第二馈电部分323与第二上金属层112之间的间距为h3,第二馈电部分323与第二下金属层12之间的间距为h4,h4/h3在0.5~2之间。
同理可得,第三耦合电容的电容值C3=ε*A3/h3,第四耦合电容的电容值C4=ε*A4/h4,A3是第二馈电部分323与第二上金属层112的正对面积,A4是第二馈电部分323与第二下金属层12的正对面积。因此,可通过调整A3和h3以实现对第三耦合电容的电容值的调整,可通过调整A4和h4以实现对第四耦合电容的电容值的调整。
本实施例中,第一激励结构31和第二激励结构32均为耦合电容式激励结构,即第一激励单元30采用耦合馈电的方式激励第一辐射单元10。应当理解的是,本实施方式所示第一激励结构31和第二激励结构32均在靠近第一辐射单元10的天线孔径101处进行激励,由于天线孔径101处是天线在谐振模式下的高阻抗点,因此第一激励单元30采用耦合式馈入的方式激励第一辐射单元10,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线723的辐射效率。
请参阅图14,图14是图12所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图14所示端射天线723中仅示出第二辐射单元20和第二激励单元40。
第二激励单元40包括第三激励结构41和第四激励结构42,第三激励结构41和第四激励结构42沿X轴方向彼此间隔排布。第三激励结构41和第四激励结构42的结构相同,且相对中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第三激励结构41和第四激励结构42的结构也可以不相同。
具体的,第三激励结构41与第三馈点(图未示)电连接,第四激励结构42与第四馈点(图未示)电连接。其中,第三馈点和第四馈点设于基准面7213,且分别与收发芯片710(如图2所示)的两个射频口电连接。此时,第二激励单元40可通过第三激励结构41和第四激励结构42采用双馈入的方式,激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,以使端射天线723产生水平极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线723的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
本实施例中,第三激励结构41平行于X-Y轴平面。其中,第三激励结构41可为金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。具体的,第三激励结构41呈“匚”字型。第三激励结构41包括依次连接的第三接入部分411、第三连接部分412和第三馈电部分413。第三接入部分411位于左金属墙21靠近右金属墙22的一侧,且与左金属墙21彼此间隔。第三接入部分411的一端与第三馈点电连接。第三接入部分411自基准面7213沿Y轴方向延伸。第三连接部分412位于左金属墙21远离基准面7213的一侧,且与左金属墙21彼此间隔。第三连接部分412沿X轴方向延伸。第三馈电部分413位于左金属墙21远离右金属墙22的一侧,且与左金属墙21彼此间隔。第三馈电部分413沿Y轴方向延伸。在其他一些实施例中,第三连接部分412也可以位于第一左金属墙211和第二左金属墙212之间。
第四激励结构42平行于X-Y轴平面,且与第三激励结构41位于同一水平面。其中,第四激励结构42可为金属层,且可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成。第四激励结构42呈“匚”字型。第四激励结构42包括依次连接的第四接入部分421、第四连接部分422和第四馈电部分423。第四接入部分421位于右金属墙22靠近左金属墙21的一侧,且与右金属墙21彼此间隔。第四接入部分421的一端与第四馈点电连接。第四接入部分421沿Y轴方向延伸。其中,第四接入部分421和第三接入部分411彼此间隔。第四接入部分421和第三接入部分411的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四接入部分421和第三接入部分411的面积和/或形状也可以不相同。
第四连接部分422位于右金属墙22远离基准面7213的一侧,且与右金属墙22彼此间隔。第四连接部分422沿X轴方向延伸。其中,第四连接部分422和第三连接部分412的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四连接部分422也可以位于第一右金属墙221和第二右金属墙222之间,和/或,第四连接部分422和第三连接部分412的面积和/或形状也可以不相同。
第四馈电部分423位于右金属墙22远离左金属墙21的一侧,且与右金属墙22彼此间隔。第四馈电部分423沿Y轴方向延伸。其中,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,第三激励结构41和第四激励结构42均为耦合电容式激励结构,即第二激励单元40采用耦合馈电的方式激励第二辐射单元20。应当理解的是,本实施例所示第三激励结构41和第四激励结构42均在靠近第二辐射单元20的天线孔径201处进行激励,由于天线孔径201处是天线在谐振模式下的高阻抗点,因此第二激励单元40采用耦合式馈入的方式激励第二辐射单元20,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线723的辐射效率。
此外,第二激励单元40为差分对传输线(differential pair)。此时,第三激励结构41和第四激励结构42需要承载大小相同且相位相反的电流,才能激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,以使端射天线723产生水平极化的辐射。其中,第二激励单元40的差分特征阻抗(characteristic impedance)Zodd=100ohm。应当理解的是,在端射天线723的设计过程中,可通过调整第三激励结构41和第四激励结构42的线宽,以及第三激励结构41和第四激励结构42之间的间距,来实现对第二激励单元40的差分特征阻抗的调整。
本实施例中,第二激励单元40还包括寄生结构43,寄生结构43位于第三激励结构41和第四激励结构42背离基准面7213的一侧。具体的,寄生结构43与第三激励结构41和第四结构42位于同一水平面,且与第三激励结构41和第四激励结构42间隔设置。其中,寄生结构43沿X轴方向延伸,并与第三连接部分412和第四连接部分422平行且间隔设置。寄生结构43用以加强第三激励结构41和第四激励结构4承载的差分电流的差分模式,抑制同向电流的共模模式,以确保激励出端射天线723的水平极化的天线模式。
可以理解的是,本申请实施例所示第一馈点、第二馈点、第三馈点和第四馈点较为分散,使得第一激励结构31、第二激励结构32、第三激励结构33和第四激励结构34两两之间的隔离度极高,因此第一辐射单元10和第二辐射单元20之间不会产生信号干扰,有利于提高端射天线723的工作效率。
请参阅图15,图15是图12所示天线模组720中端射天线723的部分结构在工作状态下的平面展开示意图。其中,图15示出了端射天线723的第一辐射单元10和第一激励单元30。
第一激励单元30中,第一激励结构31和第二激励结构32均承载沿垂直方向(图示Z轴负方向)的电流I1,即第一激励结构31和第二激励结构32均承载等电性相位的电流I1,在第一辐射单元10的天线孔径101处对称馈入第一辐射单元10,以激励产生沿垂直方向(图示Z轴正方向)的第一法向电场104,使端射天线723产生垂直极化的辐射。此时,第一上金属层111、第二上金属层112、第一下金属层121和第二下金属层122上均存在沿垂直方向(图示Z轴正方向)流动的电流。
其中,第一法向电场104包括第一中间部分1041和位于第一中间部分1041两侧的第一周边部分1042,上金属层11和下金属层12之间形成第一中间部分1041,第一中间部分1041的电场强度均匀分布。两个第一周边部分1042分别位于上金属层11和下金属层12的两侧,每一第一周边部分1042的宽度w1=λ/4。沿第一中间部分1041向第一周边部分1042的方向上,第一周边部分1042的电场强度逐渐降低。此外,上金属层11和下金属层12之间还产生了沿水平方向(图示X轴正方向)的磁场。
请参阅图16,图16是图12所示天线模组720中端射天线723的部分结构在工作状态下的平面展开示意图。其中,图16示出了端射天线723中第二辐射单元20和第二激励单元40。
第二激励单元40中,第三激励结构41承载沿垂直方向(图示Z轴正方向)的电流I2,第四激励结构42承载沿垂直方向(图示Z轴负方向)的电流-I2,即第三激励结构41和第四激励结构42承载大小相同,相位相反的电流,在第二辐射单元20的天线开口201对称馈入第二辐射单元20,以激励产生沿水平方向(图示X轴正方向)的第二法向电场105,使端射天线723产生水平极化的辐射。此时,第一左金属墙211和第二左金属墙212上存在沿垂直方向(图示Z轴负方向)的电流,第一右金属墙221和第二右金属墙222上存在沿垂直方向(图示Z轴正方向)的电流,第一上金属层111、第二上金属层112、第一下金属层121和第二下金属层122上均存在沿水平方向(图示X轴负方向)流动的电流。
其中,第二法向电场105包括第二中间部分1051和位于第二中间部分1051两侧的第二周边部分1052,左金属墙21和右金属墙22之间形成第二中间部分1051,第二中间部分1051的电场强度均匀分布。两个第二周边部分1052分别位于左金属墙21和右金属墙22的两侧。具体的,第一上金属层111和第二上金属层112之间形成一个第二周边部分1052,第一下金属层121和第二下金属层122之间形成另一个第二周边部分1052。每一第二周边部分1052的宽度w2=L1=L2=λ/4。沿第二中间部分1051向第二周边部分1052的方向上,第二周边部分1052的电场强度逐渐降低。此外,第一上金属层111和第二上金属层112之间、左金属墙21和右金属墙22、以及第一下金属层121和第二下金属层122之间还产生了沿垂直方向(图示Z轴负方向)的磁场。
结合图15和图16可知,第一辐射单元10和第二辐射单元20的电场彼此正交,实现了第一辐射单元10和第二辐射单元20之间的高隔离度要求。而且,第一辐射单元10的天线孔径101和第二辐射单元20的天线孔径201呈十字交叉状。此时,第一辐射单元10的天线孔径101和第二辐射单元20的天线孔径201部分重叠,提高了端射天线723的空间利用率,有利于减小端射天线723的尺寸。
接下来,对本实施例的端射天线723的特性进行具体分析。示例性的,基板721的厚度(图12所示H0)为1.093mm。端射天线723的第一辐射单元10中,上金属层11沿Y轴方向的尺寸(图12所示L1)为1.55mm,第一上金属层111和第二上金属层112沿X轴方向的尺寸均为1.8mm。上金属层11和下金属层12之间的间距H为1.037mm。下金属层12的结构和尺寸与上金属层11的结构和尺寸相同。
端射天线723的第二辐射单元20中,左金属墙21沿X轴方向的尺寸为0.1mm,且沿Y轴方向的尺寸为0.65mm,第一左金属墙211沿Z轴方向的尺寸为0.387mm,第二左金属墙212沿Z轴方向的尺寸为0.238mm。左金属墙21和右金属墙22之间的间距w为0.75mm。右金属墙22的结构和尺寸与左金属墙21的结构和尺寸相同。
端射天线723的第一激励结构30中,第一激励单元31的第一接入结构311沿Y轴方向的尺寸为1.3mm,第一馈电结构313沿X轴方向的尺寸为0.85mm,且沿Y轴方向的尺寸为1.2mm。第一馈电结构313与第一上金属层111之间的间距(图12所示的h1)为0.365mm,且与第一下金属层121之间的间距(图12所示的h2)为0.65mm。第二激励单元32的结构和尺寸与第一激励单元31的结构和尺寸相同。
端射天线723的第二激励结构40中,第三激励单元41的第三接入结构411沿X轴方向的尺寸为0.05mm,且沿Y轴方向的尺寸为0.65mm。第三连接结构412沿Y轴方向的尺寸为0.05mm,且与左金属墙21之间的间距为0.05mm。第三耦合结构413沿X轴方向的尺寸为0.1mm,且与左金属墙21之间的间距为0.05mm。第四激励单元42的结构和尺寸与第三激励单元41的结构和尺寸相同,第四激励单元42的第四接入结构421与第三激励单元41的第三接入结构411之间的间距为0.05mm。
请参阅图17和图18,图17是图11所示天线模组720中两个相邻排列的端射天线723的返回损耗系数曲线图,图18是图17所示返回损耗系数曲线图相对应的返回损耗阻抗圆图。其中,图17所示横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为返回损耗(return loss)系数(单位为dB)。
图17和图18中,实线代表两个第一辐射单元10的测试结果,虚线代表两个第二辐射单元20的测试结果。从图17和图18可以看出,第一辐射单元10在24GHz~30GHz和37GHz~40GHz两个频段均存在有返回损耗系数的谐振模态。在24GHz~30GHz内,第一辐射单元10有两个谐振模式。在37GHz~40GHz内,第一辐射单元10有一个谐振模式。第二辐射单元20在24GHz~30GHz和37GHz~40GHz两个频段也存在有返回损耗系数的谐振模态。在24GHz~30GHz和37GHz~40GHz下,第二辐射单元20均有一个谐振模式。
因此,本申请实施例所示端射天线723具有24GHz~30GHz和37GHz~40GHz两个工作频带,即端射天线723即可以支撑24GHz~30GHz频段和/或37GHz~40GH频段。换言之,端射天线723可以单独支撑24GHz~30GHz频段,也可以单独支撑37GHz~40GH频段,还可以同时支撑24GHz~30GHz频段和37GHz~40GH频段。
请参阅图19,图19是图11所示天线模组720中两个相邻排列的端射天线723在28GHz下的辐射方向图。图19中的(a)是端射天线723的第一辐射单元10的辐射方向图,图19中的(b)是端射天线723的第二辐射单元20的辐射方向图。
图19所示灰色比较深的区域代表辐射比较强,白色的区域代表辐射比较弱。从图19可以看出,本申请实施例所示端射天线723的第一辐射单元10产生垂直方向的辐射,第二辐射单元20产生水平方向的辐射,且第一辐射单元10和第二辐射单元20的辐射方向均平行于基板721。
请参阅图20,图20是图11所示天线模组720中两个相邻排列的端射天线723的阵列增益曲线图。其中,图20所示横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为阵列增益(单位为dB)。
图20中,实线代表端射天线723中第一辐射单元10的阵列增益曲线,虚线是本申请实施例所示端射天线723中第二辐射单元20的阵列增益曲线。从图20可以看出,在24GHz~30GHz的频带内,端射天线723中第一辐射单元10和第二辐射单元20的最大阵列增益均可达5dB以上。在37GHz~40GH频带内,第一辐射单元10和第二辐射单元20的最大阵列增益也大于5dB。
请参阅图21和图22,图21是图12所示天线模组720中端射天线723的第一辐射单元10在各个频率点下的电流示意图,图22是图12所示天线模组720中端射天线723的第一辐射单元10在各个频率点的电场向量示意图。其中,图21和图22中的(a)是频率点为24.5GHz的示意图,图21和图22中的(b)是频率点为29.5GHz的示意图,图21和图22中的(c)是频率点为38GHz的示意图。
在频率点24.5GHz下,第一激励结构31的第一馈电部分313和第二激励结构32的第二馈电部分323均有谐振电流流过,即第一馈电部分313和第二馈电部分323的存在延伸了谐振电流的流经路径,有助于缩小端射天线723的尺寸,有利于实现端射天线723的小型化设计。
在频率点29.5GHz下,基础电流模式与频率点在24.5GHz下的相同,其谐振电流集中在第一辐射单元10的天线孔径101处。相比于在频率点24.5GHz下的电流和电场示意图,在频率点29.5GHz下,由于频率较高,第一馈电部分313与第一上金属层111之间的等效电容近似于导通,因此第一馈电部分313与第一上金属层111上的电流同向,使得谐振电流的流经路径缩短,产生了较高频率的辐射。同样的,由于频率较高,第二馈电部分323与第二上金属层112之间的等效电容近似于导通,因此第二馈电部分323与第二上金属层112上的电流同向,使得谐振电流的流经路径缩短,产生了较高频率的辐射。
在频率点38GHz下,强电流集中在第一馈电部分313与第一上金属层111之间、以及第二馈电部分323与第二上金属层112之间,进一步缩短了谐振电流的流经路径,产生了更高频率的辐射。
此外,根据图21可知,在频率点24.5GHz、29.5GHz和38GHz下,端射天线723的第一辐射单元10的电场方向均垂直于基板721,即端射天线723的第一辐射单元10确实被激励产生了垂直方向的电场。
请参阅图23和图24,图23是图12所示天线模组720中端射天线723的第二辐射单元20在各频率点下的电流示意图,图24是图12所示天线模组720中端射天线723的第二辐射单元20在各频率点下的电场向量示意图。其中,图23和图24中的(a)是频率点为24.5GHz的示意图,图23和图24中的(b)是频率点为29.5GHz的示意图,图23和图24中的(c)是频率点为38GHz的示意图。
在频率点24.5GHz下,谐振电流依次流经第一上金属层111、第一左金属墙211、第三激励结构41、第四激励结构42和第二上金属层112,第三激励结构41和第四激励结构42的存在延伸了谐振电流的流经路径,此时谐振电流的路径较长。
在频率点29.5GHz下,基础电流模式与频率点在24.5GHz下的相同,且左金属墙21的第二左金属墙212和右金属墙22的第二右金属墙222上的谐振电流相对增加。
相比于在频率点24.5GHz和29.5GHz下,在频率点38GHz下,谐振电流的流经路径相对缩短,产生了较高频率的辐射。
此外,根据图24可知,在频率点24.5GHz、29.5GHz和38GHz下,端射天线723的第二辐射单元20的电场方向均平行于基板721,即端射天线723的第二辐射单元20确实被激励产生了水平方向的电场。
请参阅图25和图26,图25是图12所示天线模组720中端射天线723的第一辐射单元10在各个频率点的扫波性能图,图26是图12所示天线模组720中端射天线723的第二辐射单元20在各个频率点的扫波性能图。其中,图25和图26中的(a)是频率点为24.5GHz的示意图,图25和图26中的(b)是频率点为27.0GHz的示意图,图25和图26中的(c)是频率点为29.5GHz的示意图,图25和图26中的(d)是频率点为39GHz的示意图。此时,图25和图26展示的是第一辐射单元10和第二辐射单元20在Y轴正方向X-Y轴平面的扫波性能。
图25所示横坐标为角度(单位为度),纵坐标为扫波性能(单位为dB)。其中,90度代表平行于基板721的方向。从图25可以看出,在大部分频率点下,在45度~135度下,本申请实施例所示端射天线723的第一辐射单元10的扫波性能都较好,即第一辐射单元10可以在一个较大的角度范围内发射和/或接收毫米波信号,有利于提升端射天线723的天线性能。
图26中所示横坐标为角度(单位为度),纵坐标为扫波性能(单位为dB)。其中,90度代表平行于基板721的方向。从图26可以看出,在大部分频率点下,在45度~135度下,本申请实施例所示端射天线723的第二辐射单元20的扫波性能较好,即第二辐射单元20可以在一个较大的角度范围内发射和/或接收毫米波信号,有利于提升端射天线723的天线性能。
请参阅图27,图27是本申请实施例提供的第二种通讯设备中天线模组720的部分结构示意图。其中,图27仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
本申请实施例所示端射天线723与上述实施例所示端射天线723的不同之处在于,第一辐射单元10还包括两个辅助金属墙,两个辅助金属墙沿X轴方向彼此间隔排布。具体的,两个辅助金属墙均连接于上金属层11和下金属层12之间。接下来,为了便于描述,将两个辅助金属墙分别命名为第一辅助金属墙13和第二辅助金属墙14进行描述。
本实施例中,第一辅助金属墙13平行于Y-Z轴平面。具体的,第一辅助金属墙13连接于第一上金属层111和第一下金属层121之间。第一辅助金属墙13的一端连接于第一上金属层111远离第二上金属层112的一端,第一辅助金属墙13的另一端连接于第一下金属层121远离第二下金属层122的一端。其中,第一辅助金属墙13的上端面(图未示)连接于第一下金属层121的上表面(图未标),第一辅助金属墙13的下端面(图未示)连接于第一上金属层111的下表面(图未标)。此时,第一辅助金属墙13的上端面的面积大于下端面的面积。
此外,第一辅助金属墙13还包括连接于第一辅助金属墙13的上端面和下端面之间的前端面131。前端面131为第一辅助金属墙13朝向第一辐射单元10的天线孔径101的表面,即前端面131为第一辅助金属墙13远离基准面7213的表面。其中,前端面131呈台阶状。在其他一些实施例中,前端面131也可以为斜面。
第二辅助金属墙14平行于Y-Z轴平面。具体的,第二辅助金属墙14连接于第二上金属层112和第二下金属层122之间。第二辅助金属墙13的一端连接于第二上金属层112远离第一上金属层111的一端,第二辅助金属墙13的另一端连接于第二下金属层122远离第一下金属层121的一端。其中,第二辅助金属墙13的上端面(图未示)连接于第二上金属层112的下表面(图未标),第二辅助金属墙13的下端面(图未示)连接于第二下金属层122的上表面(图未标)。
此外,第二辅助金属墙14还包括连接于第二辅助金属墙14的上端面和下端面之间的前端面141。前端面141为第二辅助金属墙14朝向第一辐射单元10的天线孔径101的表面,即前端面141为第二辅助金属墙14远离基准面7214的表面。其中,前端面141呈台阶状。在其他一些实施例中,前端面141也可以为斜面。
其中,第二辅助金属墙14和第一辅助金属墙13的面积和形状相同。第二辅助金属墙14和第一辅助金属墙13相对于中心线O-O镜像对称。第二辅助金属墙14和第一辅助金属墙13均连接于上金属层11和下金属层12之间,有助于实现端射天线723的阻抗匹配,有利于提高端射天线723的信号增益。在其他一些实施例中,第二辅助金属墙14和第一辅助金属墙13的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,上金属层11还设有第一缺口106和第二缺口107,第一缺口106和第二缺口107均沿上金属层11的厚度方向贯穿上金属层11。具体的,第一缺口106设于第一上金属层111,且贯穿第一上金属层111的前端面(图未标)和第一通孔102的孔壁。第二缺口107设于第二上金属层112,且贯穿第二上金属层112的前端面(图未标)和第二通孔103的孔壁。其中,第一通孔102和第二通孔103呈矩形。应当理解的是,第一缺口106和第二缺口107的存在有助于实现端射天线723的阻抗匹配,有利于提高端射天线723的信号增益。
此外,第一连接部分312包括金属层3121、第一连接件3121、第二连接件3123和第三连接件3124。金属层3121有多层,多层金属层3121沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,金属层3121可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第一连接件3122连接于第一接入部分311和金属层3121之间,实现多个第一接入部分311和第一连接部分312之间的电连接。第二连接件3123有多个,每一第二连接件3123均连接于相邻两层金属层3121之间,以使多层金属层3121之间实现电连接。第三连接件3124连接于金属层3121与第一馈电部分313之间,以实现第一连接部分312与第一馈电部分313之间的电连接。
一些实施例中,基板721的内部设有多层金属层和多个连接件,多层金属层沿Z轴方向彼此间隔排布,每一连接件连接于相邻的两层金属层之间。多层金属层和多个连接件形成端射天线723。换言之,第一连接部分312的多层金属层3121可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,第一连接部分312的第一连接件3121、第二连接件3123和第三连接件3124可与基板721内部的连接件在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。
基板721设有第一连通孔、第二连通孔和第三连通孔(图未示)。第一连通孔连通第一接入部分311和金属层3121。其中,第一连通孔为过孔或埋孔。具体的,第一连接件3122位于第一连通孔,以电连接第一接入部分311和第一连接部分312。示例性的,第一连接件3122可为采用金属材料填充于第一连通孔以形成的实心金属柱,或者,第一连接件3122可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第一连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第二连通孔有多个,每一第二连通孔均连通相邻两个金属层3121。其中,第二连通孔为过孔或埋孔。具体的,每一第二连接件3123位于第二连通孔,以电连接相邻两层金属层3121。示例性的,第二连接件3123可为采用金属材料填充于第二连通孔以形成的实心金属柱,或者,第二连接件3123可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第二连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第三连通孔连通第一连接部分312的金属层3121与第一馈电部分313之间。其中,第三连通孔为过孔或埋孔。具体的,第二连接件3124位于第三连通孔,以电连接第一连接部分312的金属层3121与第一馈电部分313。示例性的,第二连接件3124可为采用金属材料填充于第三连通孔以形成的实心金属柱,或者,第二连接件3124可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第三连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第二连接部分322包括金属层3221、第一连接件3222、第二连接件3223和第三连接件3224。金属层3221有多层,多层金属层3221沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,金属层3221可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第一连接件3222连接于第二接入部分321和金属层3221之间,实现第二接入部分321和第二连接部分322之间的电连接。第二连接件3223有多个,每一第二连接件3223均连接于相邻两层金属层3221之间,以使多层金属层3221之间实现电连接。第三连接件3224连接于金属层3221与第二馈电部分323之间,以实现第二连接部分322与第二馈电部分323之间的电连接。
一种实施方式中,第二连接部分32的多层金属层3221可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。需要说明的是,第二连接部分322的金属层3221和第一连接部分321的金属层3211的结构大致相同,第二连接部分322的第一连接件3222和第一连接部分321的第一连接件3212的结构大致相同,第二连接部分322的第二连接件3223和第一连接部分321的第二连接件3213的结构大致相同,第二连接部分322的第三连接件3224和第一连接部分321的第三连接件3214的结构大致相同,在此不再重复描述。
请参阅图28,图28是本申请实施例提供的第三种通讯设备中天线模组720的部分结构示意图。其中,图28仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
本申请实施例所示端射天线723与上述第二种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第一左金属墙211包括第一左金属层213、第一左连接件(图未示)和第二左连接件214。第一左金属层213有多层,多层第一左金属层213沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第一左金属层213可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第一左连接件连接于第一上金属层111和第一左金属层213之间,实现第一上金属层111和第一左金属墙211之间的连接。第二左连接件214有多个,每一第二左连接件214连接于相邻两层第一左金属层213之间,实现多层第一左金属层213之间的连接。
一种实施方式中,第一左金属墙211的多层第一左金属层213可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。具体的,基板721设有第一连通孔和第二连通孔(图未示)。第一连通孔连通第一上金属层111和第一左金属层213。其中,第一连通孔为过孔或埋孔。具体的,第一左连接件位于第一连通孔,以连接第一上金属层111和第一左金属层213。示例性的,第一左连接件可为采用金属材料填充于第一连通孔以形成的实心金属柱,或者,第一左连接件可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第一连通孔的孔壁以形成的空心金属层。
第二连通孔有多个,每一第二连通孔均连通相邻两个第一左金属层213。其中,第二连通孔为过孔或埋孔。具体的,每一第二左连接件214位于一个第二连通孔,以连接相邻两层第一左金属层213。示例性的,第二左连接件214可为采用金属材料填充于第二连通孔以形成的实心金属柱,或者,第二左连接件214可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第二连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第二左金属墙212包括第二左金属层215、第三左连接件216和第四左连接件217。第二左金属层215有多层,多层第二左金属层215沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第二左金属层215可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第三左连接件216有多个,每一第三左连接件216连接于相邻两层第二左金属层215之间,实现多层第二左金属层215之间的连接。第三左连接件216连接于第二左金属层215和第一下金属层121之间,实现第二左金属墙212和第一下金属层121的连接。
一种实施方式中,第二左金属墙212的多层第二左金属层215可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。具体的,基板721设有第三连通孔和第四连通孔(图未示)。第三连通孔有多个,每一第三连通孔均连通相邻两个第二左金属层215。其中,第三连通孔为过孔或埋孔。每一第三左连接件215位于一个第三连通孔,以连接相邻两层第二左金属层214。示例性的,第三左连接件215可为采用金属材料填充于第三连通孔以形成的实心金属柱,或者,第三左连接件215可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第三连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第四连通孔连通第二左金属层215和第一下金属层121。其中,第四连通孔为过孔或埋孔。第四左连接件216位于第四连通孔,以连接第二左金属层214和第一下金属层121。示例性的,第四左连接件216可为采用金属材料填充于第四连通孔以形成的实心金属柱,或者,第四左连接件216可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第四连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第一右金属墙221包括第一右金属层223、第一右连接件(图未示)和第二右连接件224。第一右金属层223有多层,多层第一右金属层223沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第一右金属层223可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第一右连接件连接于第二上金属层112和第一右金属层223之间,实现第二上金属层112和第一右金属墙221的连接。第二右连接件224有多个,每一第二右连接件224连接于相邻两层第一右金属层223之间,实现多层第一右金属层223之间的连接。
一种实施方式中,第一右金属墙221的多层第一右金属层223可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。需要说明的是,第一右金属墙221的第一右连接件与第一左金属墙211的第一左连接件的结构大致相同,第一右金属墙221的第二右连接件224与第一左金属墙211的第二左连接件214的结构大致相同,在此不再重复描述。
第二右金属墙222包括第二右金属层225、第三右连接件226和第四右连接件227。第二右金属层225有多层,多层第二右金属层225沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第二右金属层225可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第三右连接件226有多个,每一第三右连接件226连接于相邻两层第二右金属层225之间,实现多层第二右金属层225之间的连接。第三右连接件226连接于第二右金属层225和第二下金属层122之间,实现第二右金属墙222和第二下金属层122的连接。
一种实施方式中,第二右金属墙222的多层第二右金属层225可与基板722内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。需要说明的是,第二右金属墙222的第三右连接件226与第二左金属墙212的第三左连接件216的结构大致相同,第二右金属墙222的第四右连接件227与第二左金属墙212的第四左连接件217的结构大致相同,在此不再重复描述。
此外,第一辅助金属墙13包括第一辅助金属层132、第一辅助连接件(图未示)、第二辅助连接件133和第三辅助连接件134。第一辅助金属层132有多层,多层第一辅助金属层132沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第一辅助金属层132可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第一辅助连接件连接于第一上金属层111和第一辅助金属层132之间,实现第一上金属层111和第一辅助金属墙13之间的连接。第二辅助连接件133有多个,每一第二辅助连接件133连接于相邻两层第一辅助金属层132之间,实现多层第一辅助金属层132之间的连接。第三辅助连接件134连接于第一辅助金属层132和第一下金属层121之间,实现第一辅助金属墙13和第一下金属层121之间的连接。
一种实施方式中,第一辅助金属墙13的多层第一辅助金属层132可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。具体的,基板721设有第一辅助连通孔、第二辅助连通孔和第三辅助连通孔(图未示)。第一辅助连通孔连通第一上金属层111和第一辅助金属层132。其中,第一辅助连通孔为为过孔或埋孔。具体的,第一辅助连接件位于第一辅助连通孔,以连接第一辅助金属层132和第一上金属层111。示例性的,第一辅助连接件可为采用金属材料填充于第一辅助连通孔以形成的实心金属柱,或者,第一辅助连接件可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第一辅助连通孔的孔壁以形成的空心金属层。
第二辅助连通孔有多个,每一第二辅助连通孔均连通相邻两个第一辅助金属层132。其中,第二辅助连通孔为过孔或埋孔。具体的,每一第二辅助连接件133位于一个第二辅助连通孔,以连接相邻两层第一辅助金属层132。示例性的,第二辅助连接件133可为采用金属材料填充于第二辅助连通孔以形成的实心金属柱,或者,第二辅助连接件133可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第二辅助连通孔的孔壁以形成的空心金属柱。
第三辅助连通孔连通第一下金属层121和第一辅助金属层132。其中,第三辅助连通孔为为过孔或埋孔。具体的,第三辅助连接件134位于第三辅助连通孔,以连接第一辅助金属层132和第一下金属层121。示例性的,第三辅助连接件134可为采用金属材料填充于第三辅助连通孔以形成的实心金属柱,或者,第三辅助连接件134可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第三辅助连通孔的孔壁以形成的空心金属层。
第二辅助金属墙14包括第二辅助金属层142、第一辅助连接件(图未示)、第二辅助连接件143和第三辅助连接件144。第二辅助金属层142有多层,多层第二辅助金属层142沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第二辅助金属层142可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。第二辅助连接件连接于第二上金属层112和第二辅助金属层142之间,实现第二上金属层112和第二辅助金属墙14之间的连接。第二辅助连接件143有多个,每一第二辅助连接件143连接于相邻两层第二辅助金属层142之间,实现多层第二辅助金属层142之间的连接。第三辅助连接件144连接于第二辅助金属层142和第二下金属层122之间,实现第二辅助金属墙14和第二下金属层122之间的连接。
一种实施方式中,第二辅助金属墙14的多层第二辅助金属层142可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化端射天线723的制备工艺。需要说明的是,第二辅助金属墙14的第一辅助连接件与第一辅助金属墙13的第一辅助连接件的结构大致相同,第二辅助金属墙14的第二辅助连接件143与第一辅助金属墙13的第二辅助连接件133的结构大致相同,第二辅助金属墙14的第三辅助连接件144与第一辅助金属墙13的第三辅助连接件134的结构大致相同,在此不再重复描述。
请参阅图29和图30,图29是本申请实施例提供的第四种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图,图30是图29所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图29仅示出天线模组720的部分基板721和一个端射天线723,图30所示端射天线723仅示出了第二辐射单元20和第二激励单元40。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第一种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第二激励单元40采用单馈入的方式,激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,以使端射天线723产生水平极化辐射,以简化端射天线723的结构。
本实施例中,第二激励单元40平行于X-Y轴平面。第二激励单元40包括依次连接的第三接入部分44、第三连接部分45和第三馈电部分46。第三接入部分44位于右金属墙22远离左金属墙21的一侧,且与右金属墙22彼此间隔。第三接入部分44的一端与第三馈点(图未示)电连接。第三接入部分44自基准面7213沿Y轴方向延伸。第三连接部分45位于第二辐射单元20远离基准面7213的一侧,且与第二辐射单元20彼此间隔。第三连接部分45沿X轴方向延伸。第三馈电部分46位于左金属墙21远离右金属墙22的一侧,且与左金属墙22彼此间隔。第三馈电部分46沿Y轴方向延伸。在其他一些实施例中,第三连接部分45也可以位于第一左金属墙211和第二左金属墙212之间,第三连接部分45也可以位于第一右金属墙221和第二右金属墙222之间。
请参阅图31和图32,图31是本申请实施例提供的第五种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图,图32是图31所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图31仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723,图32所示端射天线723仅示出了第二辐射单元20和第二激励单元40。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第四种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第二激励单元40包括第三激励结构41和第四激励结构42,第三激励结构41和第四激励结构42沿Z轴方向彼此间隔排布。第三激励结构41和第四激励结构42的结构相同。在其他一些实施例中,第三激励结构41和第四激励结构42的结构也可以不相同。
具体的,第三激励结构41与第三馈点(图未示)电连接,第四激励结构42与第四馈点(图未示)电连接。其中,第三馈点和第四馈点设于基准面7213,且分别与收发芯片710(如图2所示)的两个射频口电连接。此时,第二激励单元40可通过第三激励结构41和第四激励结构42采用双馈入的方式,激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,以使端射天线723产生水平极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线723的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
本实施例中,第三激励结构41平行于X-Y轴平面。第三激励结构41呈“匚”字型。第三激励结构41包括依次连接的第三接入部分411、第三连接部分412和第三馈电部分413。第三接入部分411位于第一右金属墙221背离第一左金属墙211的一侧,且与第一右金属墙221彼此间隔。第三接入部分411的一端与第三馈点电连接。第三接入部分411自基准面7213沿Y轴方向延伸。第三连接部分412位于第一左金属墙211和第一右金属墙221远离基准面7213的一侧,且与第一左金属墙211和第一右金属墙221彼此间隔。第三连接部分412沿X轴方向延伸。第三馈电部分413位于第一左金属墙211远离第一右金属墙221的一侧,且与第一左金属墙211彼此间隔。第三馈电部分413沿Y轴方向延伸。
第四激励结构42平行于X-Y轴平面,并与第三激励结构41相对设置。其中,第四激励结构42与第三激励结构41的完全正对。第四激励结构42呈“匚”字型。第四激励结构42包括依次连接的第四接入部分421、第四连接部分422和第四馈电部分423。第四接入部分421位于第二右金属墙222背离第二左金属墙212的一侧,且与第二右金属墙222彼此间隔。第四接入部分421的一端与第四馈点电连接。第四接入部分421自基准面7213沿Y轴方向延伸。其中,第四接入部分421和第三接入部分421的面积和形状相同,且第四接入部分421和第三接入部分421完全正对。在其他一些实施例中,第四接入部分421和第三接入部分411的面积和/或形状也可以不相同。
第四连接部分422位于第二左金属墙212和第二右金属墙222远离基准面7213的一侧,且与第二左金属墙212和第二右金属墙222彼此间隔。第四连接部分422沿X轴方向延伸。其中,第四连接部分422和第三连接部分422的面积和形状相同,且第四连接部分422和第三连接部分422完全正对。在其他一些实施例中,第四连接部分422和第三连接部分412的面积和/或形状也可以不相同。
第四馈电部分423位于第二左金属墙212远离第二右金属墙222的一侧,且与第二左金属墙212彼此间隔。第四馈电部分423沿Y轴方向延伸。其中,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和形状相同,且第四馈电部分423和第三馈电部分413完全正对。在其他一些实施例中,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,第二激励单元40的第三激励结构41和第四激励结构42承载等电性相位的电流,即可激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,以使端射天线723产生水平极化的辐射,节省了寄生结构43(如图14所示),简化了端射天线723的结构。
请参阅图33和图34,图33是本申请实施例提供的第六种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图,图34是图33所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图33仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723,图34所示端射天线723仅示出了第二辐射单元20和第二激励单元40。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第四种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第二辐射单元40的第三激励结构41和第四激励结构42沿X轴方向彼此间隔排布。第三激励结构41和第四激励结构42的结构相同,且相对中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第三激励结构41和第四激励结构42的结构也可以不相同。
第三激励结构41的第三接入部分411位于第二左金属墙212靠近第二右金属墙222的一侧,且与第二左金属墙212彼此间隔。第三接入部分411的一端与第三馈点电连接。第三接入部分411自基准面7213沿Y轴方向延伸。第三连接部分位于第二左金属墙212和第二右金属墙222之间。第三连接部分412沿X轴方向延伸。第三馈电部分413与第二左金属墙212连接。其中,第三馈电部分413嵌设于第二左金属墙212的中部。第三馈电部分413沿Y轴方向延伸。在其他一些实施例中,第三馈电部分413也可以连接于第二左金属墙212的上表面(图未标)或右侧面(图未示)。
第四激励结构42的第四接入部分421位于第二右金属墙222靠近第二左金属墙212的一侧,且与第二右金属墙222彼此间隔。第四接入部分421的一端与第四馈点电连接。第四接入部分421沿Y轴方向延伸。其中,第四接入部分421和第三接入部分411彼此间隔。第四接入部分421和第三接入部分411的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四接入部分421和第三接入部分411的面积和/或形状也可以不相同。
第四连接部分422位于第二右金属墙222和第二左金属墙212之间。第四连接部分422沿X轴方向延伸。其中,第四连接部分422和第三连接部分412的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四连接部分422和第三连接部分412的面积和/或形状也可以不相同。
第四馈电部分414与第二右金属墙222连接。具体的,第四馈电部分414嵌设于第二右金属墙222的中部。第四馈电部分414沿Y轴方向延伸。其中,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第四馈电部分414也可以连接于第二右金属墙2222的上表面(图未标)或右侧面(图未示),和/或,第四馈电部分423和第三馈电部分413的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,第三激励结构41和第四激励结构42均为直馈式激励结构,即第二激励单元40采用直接馈电的方式激励第二辐射单元20。应当理解的是,本实施例所示第三激励结构41和第四激励结构42均在远离第二辐射单元20的天线孔径201处进行激励,由于远离天线孔径201处是天线在谐振模式下的低阻抗点,因此第二激励单元40可采用直接馈入的方式激励第二辐射单元20,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线723的辐射效率。
请参阅图35,图35是本申请实施例提供的第七种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图。其中,图35仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第一种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第一激励单元30采用单馈入的方式,激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,以使端射天线723产生垂直极化辐射,以简化端射天线723的结构。
第一激励单元30相对中心线O-O镜像对称。第一激励单元30包括依次连接的第一接入部分33、第一连接部分34以及第一馈电部分35。第一接入部分33位于上金属层11背离下金属层12的一侧。第一接入部分33与上金属层11平行且间隔设置。第一接入部分33的一端与第一馈点(图未示)电连接。第一接入部分33自基准面7213沿Y轴延伸。第一连接部分34位于第一上金属层111和第二上金属层112之间,且与第一上金属层111和第二上金属层112彼此间隔。第一连接部分34沿Z轴方向延伸至上金属层11和下金属层12之间。第一馈电部分35位于上金属层11和下金属层12之间,且与上金属层11和下金属层12彼此间隔。第一馈电部分35平行于X-Y轴平面。第一馈电部分35的一端位于第一上金属层111和第一下金属层121之间,另一端位于第二上金属层112和第二下金属层122之间。此外,第一馈电部分35位于第二辐射单元20背离基准面7213的一侧,且与第二辐射单元20彼此间隔。
请参阅图36,图36是本申请实施例提供的第八种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图。其中,图36仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第七种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第一激励单元30包括第一激励结构31和第二激励结构32,第一激励结构31和第二激励结构32沿Z轴方向彼此间隔排布。第一激励结构31和第二激励结构32的结构相同。在其他一些实施例中,第一激励结构31和第二激励结构32的结构也可以不相同。
具体的,第一激励结构31与第一馈点(图未示)电连接,第二激励结构32与第二馈点(图未示)电连接。其中,第一馈点和第二馈点设于基准面7213,且分别与收发芯片710(如图2所示)的两个射频口电连接。此时,第一激励单元30可通过第一激励结构31和第二激励结构32采用双馈入的方式,激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,以使端射天线723产生垂直极化辐射。可以理解的是,双馈入的馈电方式不需要采用功分器即可实现双倍功率的辐射,不仅可以节省功分器,有助于减小端射天线723的尺寸,还可以避免功分器造成的差损。
本实施例中,第一激励结构31位于上金属层11靠近下金属层12一侧,且与上金属层11彼此间隔。第一激励结构31包括依次连接的第一接入部分311、第一连接部分312以及第一馈电部分313。第一接入部分311位于左金属墙21和右金属墙22之间。第一接入部分311的一端与第一馈点电连接。第一接入部分311自基准面7213沿Y轴延伸。第一连接部分312位于第二辐射单元20背离基准面7213的一侧,且与第二辐射单元20彼此间隔。第一连接部分312沿Z轴正方向延伸。第一馈电部分313和上金属层11平行且相对设置。第一馈电部分313的一端与第一上金属层111相对设置,另一端与第二上金属层112相对设置。
第二激励结构32位于下金属层12靠近上金属层11的一侧,且与下金属层12彼此间隔。第二激励结构32包括依次连接的第二接入部分321、第二连接部分322以及第二馈电部分323。第二接入部分321位于左金属墙21和右金属墙22之间。第二接入部分321的一端与第二馈点电连接。第二接入部分321自基准面7213沿Y轴延伸。其中,第二接入部分321与第一接入部分311平行且间隔设置。第二接入部分321与第一接入部分311的面积和形状相同。第二接入部分321与第一接入部分311完全正对。在其他一些实施例中,第二接入部分321与第一接入部分311的面积和/或形状也可以不同。
第二连接部分322位于第二辐射单元20背离基准面7213的一侧,且与第二辐射单元20彼此间隔。第二连接部分322沿Z轴正方向延伸。其中,第二连接部分322与第一连接部分312彼此间隔。第二连接部分322与第一连接部分312的面积和形状相同。在其他一些实施例中,第二连接部分322与第一连接部分312的面积和/或形状也可以不相同。
第二馈电部分323和下金属层12平行且相对设置。第二馈电部分323的一端与第一下金属层121相对设置,另一端与第二下金属层122相对设置。其中,第二馈电部分323与第一馈电部分313均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和形状相同。在其他一些实施例中,第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,第一激励单元30为差分对传输线(differential pair)。此时,第一激励结构31和第二激励结构32需要承载大小相同且相位相反的电流,才能激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,以使端射天线723产生垂直极化的辐射。应当理解的是,在端射天线723的设计过程中,可通过调整第一激励结构31和第二激励结构32的线宽,以及第一激励结构31和第二激励结构32之间的间距,来实现对第一激励单元30的差分特征阻抗的调整。
请参阅图37,图37是本申请实施例提供的第九种通讯设备1000中天线模组720的部分结构示意图。其中,图37仅示出了天线模组720的部分基板721和一个端射天线723。
端射天线723包括第一辐射单元10、第二辐射单元20、第一激励单元30和第二激励单元40。第一辐射单元10为磁偶极子天线。第二辐射单元20固接于第一辐射单元10。第二辐射单元20为磁电偶极子天线。第一激励单元30用于激励第一辐射单元10产生垂直方向的电场,激励端射天线723产生垂直极化辐射。第二激励单元40用于激励第二辐射单元20产生水平方向的电场,激励端射天线723产生水平极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的垂直方向是指平行于Z轴方向,水平方向是指平行于X-Y轴所在平面。
本申请实施例所示端射天线723与上述第七种实施例所示端射天线723的不同之处在于,第一辐射单元30的第一激励结构31和第二激励结构32沿X轴方向彼此间隔排布。第一激励结构31和第二激励结构32的结构相同,且相对中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第一激励结构31和第二激励结构32的结构也可以不相同。
第一激励结构31的第一接入部分311位于第一上金属层111背离第一下金属层121的一侧。第一接入部分311与第一上金属层111平行且间隔设置。第一接入部分311远离第一连接部分312的一端与第一馈点电连接。第一连接部分312穿过第一通孔102延伸至第一上金属层111和第一下金属层121之间。第一连接部分312与第一通孔102的孔壁不接触,即与第一通孔102的孔壁彼此间隔。
其中,第一连接部分312包括彼此固接的第一部分3121和第二部分3122。具体的,第一部分3121穿过第一通孔102延伸至第一上金属层111和第一下金属层121之间。第一部分3121沿Z轴方向延伸。第二部分3122位于第一上金属层111和第一下金属层121之间。第二部分3122与第一上金属层111(或第一下金属层121)平行且间隔设置。其中,第二部分3122的面积小于第一上金属层111和第二下金属层121的面积。
第一馈电部分313沿Z轴方向延伸。第一馈电部分313的一端连接于第一连接部分312的第二部分3122,另一端连接于第一下金属层121的中部。具体的,第一馈电部分313连接于第一下金属层121远离第二下金属层122的一端。其中,第一馈电部分313连接于第一下金属层121的上表面。
第二激励结构32的第二接入部分321位于第二上金属层112背离第二下金属层122的一侧。第二接入部分321与第二上金属层112平行且间隔设置。第二接入部分321远离第二连接部分322的一端与第二馈点电连接。其中,第二接入部分321与第一接入部分311均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第二接入部分321与第一接入部分311的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二接入部分321与第一接入部分311的面积和/或形状也可以不同。
第二连接部分322穿过第二通孔103延伸至第二上金属层112和第二下金属层122之间。第二连接部分322与第二通孔103的孔壁不接触,即与第二通孔103的孔壁彼此间隔。第二连接部分322包括彼此固接的第一部分3221和第二部分3222。第一部分3221穿过第二通孔103延伸至第二上金属层112和第二下金属层122之间。第一部分3221沿Z轴方向延伸。其中,第二连接部分322的第一部分3221与第一连接部分312的第一部分3121的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二连接部分322的第一部分3221与第一连接部分312的第一部分3121的面积和/或形状也可以不同。
第二部分3222位于第二上金属层112和第二下金属层122之间。第二部分3222与第一上金属层111(或第一下金属层121)平行且间隔设置。第二部分3222的面积小于第一上金属层111和第二下金属层121的面积。其中,第二连接部分322的第二部分3222与第一连接部分312的第二部分3122的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二连接部分322的第二部分3222与第一连接部分312的第二部分3122的面积和/或形状也可以不同。
第二馈电部分323沿Z轴方向延伸。第二馈电部分323的一端连接于第二连接部分322的第二部分3222,另一端连接于第二下金属层122的中部。具体的,第二馈电部分323连接于第二下金属层122远离第一下金属层121的一端。第二馈电部分323连接于第二下金属层122的上表面(图未标)。其中,第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和形状相同,且相对于中心线O-O镜像对称。在其他一些实施例中,第二馈电部分323与第一馈电部分313的面积和/或形状也可以不相同。
本实施例中,第一激励结构31和第二激励结构32均为直馈式激励结构,即第一激励单元30采用直接馈电的方式激励第一辐射单元10。应当理解的是,本实施例所示第一激励结构31和第二激励结构32均在远离第一辐射单元10的天线孔径101处进行激励,由于远离天线孔径101处是天线在谐振模式下的低阻抗点,因此第一激励单元30可采用直接馈入的方式激励第一辐射单元10,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升端射天线723的辐射效率。
以上描述,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;在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (17)
1.一种端射天线,其特征在于,包括:
第一辐射单元,包括沿Z轴间隔排布的上金属层和下金属层,所述上金属层包括沿X轴间隔排布的第一上金属层和第二上金属层,所述下金属层包括沿X轴间隔排布的第一下金属层和第二下金属层,所述第一下金属层和所述第一上金属层相对设置,所述第二下金属层和所述第二上金属层相对设置,所述X轴垂直于所述Z轴;
第二辐射单元,连接于所述上金属层和所述下金属层之间,所述第二辐射单元包括沿所述X轴间隔排布的左金属墙和右金属墙,所述左金属墙包括沿所述Z轴间隔排布的第一左金属墙和第二左金属墙,所述第一左金属墙连接所述第一上金属层朝向所述第二上金属层的一端,所述第二左金属墙连接所述第一下金属层朝向所述第二下金属层的一端,所述右金属墙包括沿所述Z轴间隔排布的第一右金属墙和第二右金属墙,所述第一右金属墙连接所述第二上金属层朝向所述第一上金属层的一端,且与所述第一左金属墙相对设置,所述第二右金属墙连接所述第二下金属层朝向所述第一下金属层的一端,且与所述第二左金属墙相对设置;
第一激励单元,用于电连接馈源,以激励所述第一辐射单元产生沿所述Z轴的电场;
以及第二激励单元,用于电连接所述馈源,以激励所述第二辐射单元产生沿所述X轴的电场。
2.根据权利要求1所述的端射天线,其特征在于,所述第一上金属层设有第一通孔,所述第二上金属层设有第二通孔,所述第一激励单元包括沿所述X轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构;
所述第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,所述第一接入部分用于电连接所述馈源的第一馈点,所述第一接入部分位于所述第一上金属层背离所述第一下金属层的一侧,且与所述第一上金属层彼此间隔,所述第一连接部分穿设于所述第一通孔,所述第一耦合部分位于所述第一上金属层和所述第一下金属层之间,并与所述第一上金属层和所述第一下金属层彼此间隔;
所述第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,所述第二接入部分用于电连接所述馈源的第二馈点,所述第二接入部分位于所述第二上金属层背离所述第二下金属层的一侧,且与所述第二上金属层彼此间隔,所述第二连接部分穿设于所述第二通孔,所述第二耦合部分位于所述第二上金属层和所述第二下金属层之间,并与所述第二上金属层和所述第二上金属层彼此间隔。
3.根据权利要求1所述的端射天线,其特征在于,所述第一激励单元包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,所述第一接入部分用于电连接所述馈源的第一馈点,所述第一接入部分位于所述上金属层背离所述下金属层的一侧,且与所述上金属层彼此间隔,所述第一连接部分位于所述第一上金属层和所述第二上金属层之间,并与所述第一上金属层和所述第二上金属层彼此间隔,所述第一耦合部分位于所述上金属层和所述下金属层之间,并且与所述上金属层和所述上金属层彼此间隔,所述第一耦合部分与所述第一上金属层和所述第二上金属层相对设置。
4.根据权利要求1所述的端射天线,其特征在于,所述第一激励单元位于所述上金属层和所述下金属层之间,所述第一激励单元包括沿所述Z轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构;
所述第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,所述第一接入部分用于电连接所述馈源的第一馈点,所述第一耦合部分位于所述第一接入部分与所述上金属层之间,且与所述上金属层彼此间隔,所述第一耦合部分与所述第一上金属层和所述第二上金属层相对设置;
所述第二激励结构位于所述第一激励结构背离所述上金属层的一侧,所述第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,所述第二接入部分用于电连接所述馈源的第二馈点,所述第二耦合部分位于所述第二接入部分与所述下金属层之间,且与所述下金属层彼此间隔,所述第二耦合部分与所述第二下金属层和所述第二下金属层相对设置。
5.根据权利要求1所述的端射天线,其特征在于,所述第一上金属层设有第一通孔,所述第二上金属层设有第二通孔,所述第一激励单元包括沿所述X轴间隔排布的第一激励结构和第二激励结构;
所述第一激励结构包括依次连接的第一接入部分、第一连接部分和第一耦合部分,所述第一接入部分用于电连接所述馈源的第一馈点,所述第一接入部分位于所述第一上金属层背离所述第一下金属层的一侧,且与所述第一上金属层彼此间隔,所述第一连接部分穿设于所述第一通孔,所述第一耦合部分位于所述第一上金属层和所述第一下金属层之间,且连接于所述第一下金属层远离所述第二下金属层的一端;
所述第二激励结构包括依次连接的第二接入部分、第二连接部分和第二耦合部分,所述第二接入部分用于电连接所述馈源的第二馈点,所述第二接入部分位于所述第二上金属层背离所述第二下金属层的一侧,且与所述第二上金属层彼此间隔,所述第二连接部分穿设于所述第二通孔,所述第二耦合部分位于所述第二上金属层和所述第二下金属层之间,且连接于所述第二下金属层远离所述第一下金属层的一端。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述第二激励单元包括沿所述X轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构;
所述第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,所述第三接入部分用于电连接所述馈源的第三馈点,所述第三接入部分位于所述左金属墙和所述右金属墙之间,且与所述左金属墙和所述右金属墙彼此间隔,所述第三连接部分与所述左金属墙彼此间隔,所述第三耦合部分位于所述左金属墙远离所述右金属墙的一侧,且与所述左金属墙彼此间隔;
所述第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,所述第四接入部分用于电连接所述馈源的第四馈点,第四接入部分位于所述第三接入部分和所述右金属墙之间,且与所述第三接入部分和所述右金属墙彼此间隔,所述第四连接部分与所述右金属墙彼此间隔,所述第四耦合部分位于所述右金属墙远离所述左金属墙的一侧,且与所述右金属墙彼此间隔。
7.根据权利要求6所述的端射天线,其特征在于,所述第二激励单元还包括寄生结构,所述寄生结构位于所述第三连接部分和所述第四连接部分背离所述第二辐射单元的一侧,且与所述第三连接部分和所述第四连接部分间隔设置。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述第二激励单元包括依次连接的第三接入部分、第三连接部分和第三馈电部分,所述第三接入部分用于电连接所述馈源的第三馈点,所述第三接入部分位于所述右金属墙远离所述左金属墙的一侧,且与所述右金属墙彼此间隔,所述第三连接部分与所述左金属墙和所述右金属墙彼此间隔,所述第三馈电部分位于所述左金属墙远离所述右金属墙的一侧,且与所述左金属墙彼此间隔。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述第二激励单元包括沿所述Z轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构;
所述第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,所述第三接入部分用于电连接所述馈源的第三馈点,所述第三接入部分位于所述第一右金属墙背离所述第一左金属墙的一侧,且与所述第一右金属墙彼此间隔,所述第三连接部分与所述第一左金属墙和所述第一右金属墙彼此间隔,所述第三耦合部分位于所述第一左金属墙背离所述第一右金属墙的一侧,且与所述第一左金属墙彼此间隔;
所述第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,所述第四接入部分用于电连接所述馈源的第四馈点,所述第四接入部分位于所述第二右金属墙背离所述第二左金属墙的二侧,且与所述第二右金属墙彼此间隔,所述第四连接部分与所述第二左金属墙和所述第二右金属墙彼此间隔,所述第四耦合部分位于所述第二左金属墙背离所述第二右金属墙的一侧,且与所述第二左金属墙彼此间隔。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述第二激励单元包括沿所述X轴间隔排布的第三激励结构和第四激励结构;
所述第三激励结构包括依次连接的第三接入结构、第三连接部分和第三耦合部分,所述第三接入部分用于电连接所述馈源的第三馈点,所述第三接入部分和所述第三连接部分均位于所述左金属墙和所述右金属墙之间,所述第三接入部分与所述左金属墙和所述右金属墙彼此间隔,所述第三耦合部分连接于所述第二左金属墙朝向所述第一左金属墙的一端;
所述第四激励结构包括依次连接的第四接入结构、第四连接部分和第四耦合部分,所述第四接入部分用于电连接所述馈源的第四馈点,所述第四接入部分和所述第四连接部分均位于所述第三接入部分和所述右金属墙之间,所述第四接入部分与所述第三接入部分和所述右金属墙彼此间隔,所述第四耦合部分连接于所述第二右金属墙朝向所述第一右金属墙的一端。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述端射天线还包括第一辅助金属墙和第二辅助金属墙,所述第一辅助金属墙的一端连接于所述第一上金属层背离所述第二上金属层的一端,另一端连接于所述第一下金属层背离所述第二下金属层的一端,所述第二辅助金属墙的一端连接于所述第二上金属层背离所述第一上金属层的一端,另一端连接于所述第二下金属层背离所述第一下金属层的一端。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的端射天线,其特征在于,所述第一上金属层设有第一缺口,所述第一缺口沿所述第一上金属层的厚度方向贯穿所述第一上金属层,且贯穿所述第一上金属层的前端面;
所述第二上金属层设有第二缺口,所述第二缺口沿所述第二上金属层的厚度方向贯穿所述第二上金属层,且贯穿所述第二上金属层的前端面。
13.一种封装天线,其特征在于,包括收发芯片和如权利要求1-12中任一项所述的端射天线,所述收发芯片用以向所述端射天线发送电磁波信号,或者,接收所述端射天线接收到的外界的电磁波信号。
14.根据权利要求13所述的封装天线,其特征在于,所述封装天线还包括基板,所述基板内部设有多层金属层和多个连接件,多层所述金属层彼此间隔,每一所述连接件连接于相邻两个所述金属层之间,多层所述金属层和多个所述连接件形成所述端射天线。
15.一种通讯设备,其特征在于,包括壳体和如权利要求13或14所述的封装天线,所述封装天线位于所述壳体的内侧。
16.根据权利要求15所述的通讯设备,其特征在于,所述端射天线的天线孔径朝向所述壳体,所述端射天线可通过所述壳体发射电磁波信号,或,通过所述壳体接收电磁波信号。
17.根据权利要求15所述的通讯设备,其特征在于,所述通讯设备还包括显示屏,所述显示屏安装于所述壳体,所述端射天线的天线孔径朝向所述显示屏,所述端射天线可通过所述显示屏发射电磁波信号,或,通过所述显示屏接收电磁波信号。
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