CN115117609B - 天线单元及其制备方法、电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种天线单元，包括：相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板和第二基板之间的液晶层、以及位于第二基板远离液晶层一侧的第三基板。第一基板包括：第一衬底和辐射单元层。第二基板包括：第二衬底和接地层。辐射单元层和接地层面对液晶层。第三基板包括第三衬底和馈电结构层，馈电结构层位于第三衬底远离第二基板的一侧。

Description

天线单元及其制备方法、电子设备
技术领域
本文涉及但不限于通信技术领域，尤指一种天线单元及其制备方法、电子设备。
背景技术
天线作为移动通信的重要组成部分，其研究与设计对移动通信起着至关重要的作用。而第五代移动通信技术(5G)带来的最大改变就是用户体验的革新，在终端设备中信号质量的优劣直接影响着用户体验，所以，5G终端天线的设计必将成为5G部署的重要环节之一。而全球5G通信的频谱分布不一，相关技术中天线的带宽较窄，难以覆盖5G通信的各个频谱，从而给天线设计带来巨大的挑战。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开实施例提供了一种天线单元及其制备方法、电子设备。
一方面，本公开实施例提供一种天线单元，包括：相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层、以及位于所述第二基板远离所述液晶层一侧的第三基板。所述第一基板包括：第一衬底和辐射单元层，所述辐射单元层面对所述液晶层。所述第二基板包括：第二衬底和接地层，所述接地层面对所述液晶层。所述第三基板包括：第三衬底和馈电结构层，所述馈电结构层位于所述第三衬底远离所述第二基板的一侧。
在一些示例性实施方式中，所述第一衬底和第二衬底为刚性衬底，所述第三衬底为柔性衬底。
在一些示例性实施方式中，所述第一衬底和第二衬底为玻璃衬底。
在一些示例性实施方式中，所述接地层具有开槽区域；所述辐射单元层和所述馈电结构层在所述第二衬底上的正投影的交叠区域与所述开槽区域在所述第二衬底上的正投影存在交叠。
在一些示例性实施方式中，所述馈电结构层包括：微带线，所述微带线沿第二方向延伸。在第一方向上，所述微带线的中心线与所述开槽区域的中心线之间的距离小于或等于3毫米；所述第一方向与所述第二方向交叉。
在一些示例性实施方式中，所述第一基板还包括：与所述辐射单元层连接的第一导电层，所述第一导电层位于所述辐射单元层靠近所述第一衬底的一侧。所述第二基板还包括：与所述接地层连接的第二导电层，所述第二导电层位于所述接地层靠近所述第二衬底的一侧。
在一些示例性实施方式中，所述第一导电层包括：第一电极；所述第二基板在所述第一基板上的正投影与所述第一电极没有交叠。所述第二导电层包括：第二电极；所述第一基板在所述第二基板上的正投影与所述第二电极没有交叠。
在一些示例性实施方式中，所述第一导电层和第二导电层的材料为氧化铟锡，所述辐射单元层和接地层的材料为金属材料。
在一些示例性实施方式中，所述辐射单元层和接地层的厚度大于所述第一导电层和第二导电层的厚度。
在一些示例性实施方式中，所述接地层包括：第一连接区，所述第一基板在所述第二基板上的正投影与所述第一连接区没有交叠；所述馈电结构层在所述第二基板上的正投影与所述第一连接区存在交叠。
另一方面，本公开实施例提供一种电子设备，包括如上所述的天线单元。
另一方面，本公开实施例提供一种天线单元的制备方法，包括：制备第一基板和第二基板，所述第一基板包括：第一衬底和辐射单元层，所述第二基板包括：第二衬底和接地层；将所述第一基板和第二基板对位对盒，形成液晶盒，所述辐射单元层面对所述接地层；制备第三基板，所述第三基板包括：第三衬底和馈电结构层；将所述第三基板贴合至所述液晶盒，使得所述馈电结构层位于所述第三衬底远离所述第二基板的一侧。
在一些示例性实施方式中，所述制备方法还包括：将所述第三基板贴合至所述液晶盒之后，在所述液晶盒的空腔内灌注液晶材料，形成液晶层。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开的技术方案的限制。附图中一个或多个部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。
图1为本公开至少一实施例的天线单元的剖面示意图；
图2为本公开至少一实施例的天线单元的平面示意图；
图3为本公开至少一实施例的天线单元的第一基板的平面示意图；
图4为本公开至少一实施例的天线单元的第二基板的平面示意图；
图5为本公开至少一实施例的天线单元的第三基板的平面示意图；
图6A至图6E为本公开至少一实施例的天线单元的制备过程示意图；
图7为本公开至少一实施例的第二基板和第三基板的贴合偏差示意图；
图8为本公开至少一实施例的电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为一种或多种形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了一个或多个构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的一个方式并不一定限定于该尺寸，附图中多个部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的一个方式不局限于附图所示的形状或数值等。
本公开中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。本公开中的“多个”表示两个或两个以上的数量。
在本公开中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示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，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。
在本公开中，“电连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有一种或多种功能的元件等。
在本公开中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，可以包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，可以包括85°以上且95°以下的角度的状态。
本公开中的“约”，是指不严格限定界限，允许工艺和测量误差范围内的数值。
本公开至少一实施例提供一种天线单元，包括：相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板和第二基板之间的液晶层、以及位于第二基板远离液晶层一侧的第三基板。第一基板包括：第一衬底和辐射单元层。辐射单元层面对液晶层。第二基板包括：第二衬底和接地层。接地层面对液晶层。第三基板包括：第三衬底和馈电结构层。馈电结构层位于第三衬底远离第二基板的一侧。
本实施例提供了一种设计简单、性能稳定、可实现谐振频率连续可重构的天线单元。
在一些示例性实施方式中，第一衬底和第二衬底为刚性衬底，第三衬底为柔性衬底。本示例性实施方式的天线单元利用刚性衬底形成液晶盒，可以准确控制液晶盒的厚度，确保液晶盒的厚度均一性；在柔性衬底上形成馈电结构层，可以减小微波损耗，从而提升天线性能。
在一些示例性实施方式中，第一衬底和第二衬底为玻璃衬底。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，接地层具有开槽区域。辐射单元层和馈电结构层在第二衬底上的正投影的交叠区域与开槽区域在第二衬底上的正投影存在交叠。本示例性实施方式中，通过在接地层形成开槽区域，实现辐射单元层和馈电结构层之间的耦合馈电。本实施例采用口径耦合的馈电方式，可以提升天线增益和辐射效率。
在一些示例性实施方式中，馈电结构层包括：微带线。微带线沿第二方向延伸。在第一方向上，微带线的中心线与第二基板的接地层的开槽区域的中心线之间的距离小于或等于3毫米。第一方向与第二方向交叉，例如，第一方向与第二方向垂直。在本示例性实施方式中，通过控制第三基板和液晶盒之间贴合工艺的误差，可以确保天线性能。
在一些示例性实施方式中，第一基板还包括：与辐射单元层连接的第一导电层，第一导电层位于辐射单元层靠近第一衬底的一侧。第二基板还包括：与接地层连接的第二导电层，第二导电层位于接地层靠近第二衬底的一侧。辐射单元层在第一衬底上的正投影与第一导电层在第一衬底上的正投影部分交叠。接地层在第二衬底上的正投影与第二导电层在第二衬底上的正投影部分交叠。在本示例中，第一导电层和第二导电层配置为传输偏压信号，例如直流偏置信号，或者低频方波信号。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，辐射单元层和接地层的厚度大于第一导电层和第二导电层的厚度。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，第一导电层和第二导电层的材料为氧化铟锡(ITO，Indium Tin Oxide)，辐射单元层和接地层的材料为金属材料。然而，本实施例对此并不限定。在一些示例中，辐射单元层和第一导电层可以采用相同材料，接地层和第二导电层可以采用相同材料。
在一些示例性实施方式中，第一导电层包括：第一电极。第二基板在第一基板上的正投影与第一电极没有交叠。第二导电层包括：第二电极。第一基板在第二基板上的正投影与第二电极没有交叠。在一些示例中，第一基板和第二基板在第一方向上错位，暴露出第一电极和第二电极。第一电极和第二电极可以配置为连接偏压接口，以施加偏压信号。在本示例性实施方式中，通过将第一基板和第二基板设置为在第一方向上错位来暴露第一电极和第二基板，可以便于天线性能测试，避免在实测过程中出现射频信号和偏压信号的串扰。
在一些示例性实施方式中，接地层包括：第一连接区。第一基板在第二基板上的正投影与第一连接区没有交叠；馈电结构层在第二基板上的正投影与第一连接区存在交叠。在本示例中，通过设置第一基板和第二基板在第二方向上错位，露出接地层的第一连接区，以便在第一连接区和馈电结构层之间连接射频连接器。然而，本实施例对此并不限定。
下面通过一些示例对本实施例的方案进行举例说明。
图1为本公开至少一实施例的天线单元的剖面示意图。图2为本公开至少一实施例的天线单元的平面示意图。图3为本公开至少一实施例的天线单元的第一基板的平面示意图。图4为本公开至少一实施例的天线单元的第二基板的平面示意图。图5为本公开至少一实施例的天线单元的第三基板的平面示意图。
在一些示例性实施方式中，如图1和图2所示，本实施例的天线单元包括：相对设置的第一基板10和第二基板20、位于第一基板10和第二基板20之间的液晶层40、以及位于第二基板20远离液晶层40一侧的第三基板30。其中，第一基板10和第二基板20对盒设置形成液晶盒。第三基板30贴合在液晶盒上，且与第二基板20相邻。
在一些示例性实施方式中，如图1至图3所示，第一基板10包括：第一衬底100、第一导电层101和辐射单元层102。第一导电层101位于第一衬底100上，辐射单元层102位于第一导电层101远离第一衬底100的一侧。第一导电层101位于第一衬底100和辐射单元层102之间。辐射单元层102面对液晶层40。辐射单元层102与第一导电层101直接接触。辐射单元层102在第一衬底100上的正投影与第一导电层101在第一衬底100上的正投影存在交叠。辐射单元层102和第一导电层101通过交叠区域实现电连接。本实施例对于辐射单元层102和第一导电层101的交叠面积并不限定。在一些示例中，辐射单元层102可以为矩形，第一导电层101与辐射单元层102连接，并在第一方向X上位于辐射单元层102的一侧。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图2和图3所示，第一导电层101包括第一电极1010。辐射单元层102在第一衬底100上的正投影与第一电极1010在第一衬底100上的正投影没有交叠。第一电极1010可以通过多个连接部(例如，四个条状的连接部)与辐射单元层102接触，以实现与辐射单元层102的电连接。然而，本实施例对于第一电极的数目和尺寸并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图1至图4所示，第二基板20包括：第二衬底200、第二导电层201和接地层202。第二导电层201位于第二衬底200上，接地层202位于第二导电层201远离第二衬底200的一侧。第二导电层201位于第二衬底200和接地层202之间。接地层202面对液晶层40。接地层202与第二导电层201直接接触。接地层202在第二衬底200上的正投影与第二导电层201在第二衬底200上的正投影存在交叠。接地层202和第二导电层201通过交叠区域实现电连接。本实施例对于接地层202与第二导电层201的交叠面积并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图2和图4所示，接地层202具有开槽区域203。辐射单元层102在第二衬底200上的正投影可以覆盖开槽区域203在第二衬底200上的正投影。在一些示例中，开槽区域203可以为矩形。开槽区域203可以位于接地层202的中心区域。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图2和图4所示，第二导电层201包括第二电极2010。第二电极2010在第一方向X上位于接地层202的一侧。接地层202在第二衬底200上的正投影与第二电极2010在第二衬底200上的正投影没有交叠。第二电极2010可以通过多个连接部(例如，四个条状的连接部)与接地层202接触，以实现与接地层202的电连接。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图2至图4所示，在第一方向X上，第一电极1010和第二电极2010相对设置。例如，第一电极1010和第二电极2010分别位于辐射单元层102的右侧和左侧。第一电极1010和第二电极2010在第二衬底200上的正投影没有交叠。在本示例中，通过设置第一基板10和第二基板20沿第一方向X错位，分别暴露出第一电极1010和第二电极2010。然而，本实施例对此并不限定。例如，第一电极1010和第二电极2010的位置可以相邻。
在一些示例性实施方式中，如图1至图4所示，接地层202包括：第一连接区2020。第一基板10在第二基板20上的正投影与第一连接区2020没有交叠。馈电结构层301在第二基板20上的正投影与第一连接区2020存在交叠。在一些示例中，可以在第一连接区2020和馈电结构层301之间焊接射频连接器，避免在第二衬底200和第三衬底300之间制备金属化过孔的复杂工艺。
在一些示例性实施方式中，如图1至图5所示，第三基板30包括：第三衬底300和馈电结构层301。馈电结构层301位于第三衬底300上。如图1所示，馈电结构层301位于第三衬底300远离第二衬底200的一侧。馈电结构层301在第二衬底200上的正投影与接地层202的开槽区域203在第二衬底200上的正投影存在交叠。馈电结构层301在第二衬底200上的正投影与辐射单元层102在第二衬底200上的正投影存在交叠，且两者的交叠区域与开槽区域203在第二衬底200上的正投影存在交叠。馈电结构层301可以包括沿第二方向Y延伸的条状的微带线。第二方向Y与第一方向X位于同一平面内，且相互垂直。在本示例中，馈电结构层301的微带线可以通过接地层202的开槽区域203向辐射单元层102馈电。本示例性实施方式的天线单元采用口径耦合的馈电方式，可以提升天线增益和辐射效率。
在一些示例性实施方式中，第一衬底100和第二衬底200可以为刚性衬底，例如玻璃衬底，第三衬底300可以为柔性衬底。本示例性实施方式通过将馈电结构层设置在柔性衬底上，可以减小微波损耗，从而提升天线整体性能。利用刚性衬底来形成液晶盒，可以准确控制液晶盒厚度，保证液晶盒厚度具有良好的均一性，从而提升天线整体性能。在一些示例中，第一衬底100、第二衬底200和第三衬底300可以均为矩形。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，如图1所示，第一基板10和第二基板20之间还设置有支撑结构50，支撑结构50例如包括封框胶和隔垫物(Spacer)。通过支撑结构50可以在第一基板10和第二基板20之间形成空腔，通过向空腔内灌注液晶材料，形成位于第一基板10和第二基板20之间的液晶层40。然而，本实施例对此并不限定。在本示例性实施方式中，通过支撑结构50可以维持第一基板10和第二基板20之间的间隙，避免空腔坍塌影响液晶层40的厚度均一性。
下面通过天线单元的制备过程进行示例性说明。本公开所说的“构图工艺”或“图案化工艺”，对于金属材料、无机材料或透明导电材料，包括涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理，对于有机材料，包括涂覆有机材料、掩模曝光和显影等处理。沉积可以采用溅射、蒸镀、化学气相沉积中的任意一种或多种，涂覆可以采用喷涂、旋涂和喷墨打印中的任意一种或多种，刻蚀可以采用干刻和湿刻中的任意一种或多种，本公开不做限定。“薄膜”是指将某一种材料在基底上利用沉积、涂覆或其它工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程当中该“薄膜”无需图案化工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”。若在整个制作过程当中该“薄膜”需图案化工艺，则在图案化工艺前称为“薄膜”，图案化工艺后称为“层”。经过图案化工艺后的“层”中包含至少一个“图案”。
本公开所说的“A和B同层设置”是指，A和B通过同一次图案化工艺同时形成。本公开示例性实施例中，“A的正投影包含B的正投影”，是指B的正投影的边界落入A的正投影的边界范围内，或者A的正投影的边界与B的正投影的边界重叠。
在一些示例性实施方式中，天线单元的制备过程可以包括如下操作。
(1)、制备第一基板。
在一些示例性实施方式中，在第一衬底100上依次形成第一导电层101和辐射单元层102。在一些示例中，如图6A所示，在第一衬底100上沉积第一导电薄膜，通过构图工艺对第一导电薄膜进行构图，形成第一导电层101。随后，在第一衬底100上镀膜形成辐射单元层102。辐射单元层102在第一衬底100上的正投影与第一导电层101在第一衬底100上的正投影存在交叠。在一些示例中，第一导电层101可以采用透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)。辐射单元层102例如为矩形。辐射单元层102可以采用具有良好导电性的金属材料，例如铜(Cu)等。然而，本实施例对此并不限定。
(2)、制备第二基板。
在一些示例性实施方式中，在第二衬底200上依次形成第二导电层201和接地层202。在一些示例中，如图6B所示，在第二衬底200上沉积第二导电薄膜，通过构图工艺对第二导电薄膜进行构图，形成第二导电层201。随后，在第二衬底200上镀膜形成接地层202。接地层202在第二衬底200上的正投影与第二导电层201在第二衬底200上的正投影存在交叠。接地层202具有开槽区域203。开槽区域203可以为矩形。在一些示例中，第二导电层201可以采用透明导电材料，例如ITO。接地层202可以采用具有良好导电性的金属材料，例如铜(Cu)等。然而，本实施例对此并不限定。
(3)、对位对盒第一基板和第二基板，制备液晶盒。
在一些示例性实施方式中，在第一基板10或第二基板20的周边涂覆封框胶，将第一基板10和第二基板20对位对盒，通过固化封框胶在第一基板10和第二基板20之间形成支撑结构50。由第一基板10、第二基板20和支撑结构50形成空腔500，如图6C所示。第一基板10的辐射单元层102面对第二基板20的接地层202。辐射单元层102在第二衬底200上的正投影与接地层202在第二衬底200上的正投影存在交叠，且辐射单元层102在第二衬底200上的正投影覆盖接地层202的开槽区域203在第二衬底200上的正投影。
在一些示例性实施方式中，在第一基板10和第二基板20对盒完成后，在第一方向X上对第一基板10和第二基板20进行错位切割，以暴露出第一基板10的第一导电层101的第一电极1010和第二基板20的第二导电层201的第二电极2010。通过第一电极1010和第二电极2010可以施加偏压信号。通过在第一方向X的相对两侧对第一基板10和第二基板20进行错位设置，分别暴露出第一电极1010和第二电极2010，实现在第一方向X的相对两侧施加偏压信号，可以避免出现射频信号和偏压信号的串扰。
在一些示例性实施方式中，在第一基板10和第二基板20对盒完成后，在第二方向Y上对第一基板10进行错位切割，以暴露出第二基板20的接地层202的第一连接区2020。通过暴露出的第一连接区2020，可以在第一连接区2020和馈电结构层301之间焊接射频连接器，以简化制备工艺。
在本示例性实施方式中，对第一基板10和第二基板20在三个侧面进行错位。
(4)、制备第三基板。
在一些示例性实施方式中，在第三衬底300上制备馈电结构层301，如图6D所示。在一些示例中，第三衬底300可以采用聚酰亚胺(PI，Polyimide)等材料。馈电结构层301的材料可以为铜。然而，本实施例对此并不限定。
在一些示例性实施方式中，提供单面覆铜的基板(包括第三衬底和覆盖在第三衬底的一个表面的铜箔层)；采用曝光显影技术在单面铜箔层中刻蚀出所需的图案，形成馈电结构层301。
(5)、将第三基板与液晶盒贴合。
在一些示例性实施方式中，将第三衬底300远离馈电结构层301的表面贴合到液晶盒的第二衬底200上。如图6E所示，第三衬底300与第二衬底200直接贴合。馈电结构层301位于第三衬底300远离第二衬底200的一侧。
图7为本公开至少一实施例的第三基板30和第二基板20的贴合偏差示意图。如图7所示，在第三基板30贴合至液晶盒的第二基板20的过程中，在第一方向X上，馈电结构层301的微带线的中心线与第二基板20的接地层的开槽区域203的中心线之间的距离d可以小于或等于3毫米(mm)，以避免影响天线性能。在本示例中，第三基板30和第二基板20沿第二方向Y的尺寸可以相同。
(6)、对液晶盒进行灌晶。
在一些示例性实施方式中，支撑结构50上可以依次排布多个灌晶口，通过灌晶口向空腔500内灌注液晶材料，以在第一基板10和第二基板20之间形成液晶层40，如图2所示。在一些示例中，液晶材料可以为高调谐能力的微波液晶。然而，本实施例对此并不限定。
在本示例性实施方式中，辐射单元层102和接地层202构成用于控制液晶层40工作的上下电极。利用液晶材料本身的电调介电特性，易于实现天线谐振频率的连续可调谐，且调谐范围与液晶材料的调谐比成正比。在需要对天线谐振频率进行调节时，可以通过第一电极2010和第二电极2020施加偏压信号，以使辐射单元层102和接地层202之间产生电压差而改变液晶分子的排列方式，达到调节天线的谐振频率的效果。本实施例的天线单元可以集成天线调谐器和天线开关的功能，极大地降低了天线设计难度和成本。
本示例性实施例的天线单元的结构及其制备过程仅仅是一种示例性说明。在一些示例性实施方式中，可以根据实际需要变更相应结构以及增加或减少构图工艺。例如，在对位对盒第一基板和第二基板形成液晶盒之后，对液晶盒进行灌晶，随后，将第三基板贴合到液晶盒。然而，本实施例对此并不限定。
在本示例性实施方式中，利用显示制程工艺来制备液晶盒，可以准确控制液晶盒的厚度，使得液晶盒的厚度具有良好的均一性；利用柔性线路板制备工艺来制备第三基板，可以减小微波损耗，从而提高天线单元的整体性能。而且，本示例性实施例的天线单元采用口径耦合的馈电方式，可以提升天线的增益和辐射效率。
本示例性实施例的制备工艺利用现有成熟的制备设备即可实现，对现有工艺改进较小，可以很好地与现有制备工艺兼容，工艺实现简单，易于实施，生产效率高，生产成本低，良品率高。
下面通过多个示例对本实施例的天线单元的性能进行说明。在下述示例中，平面尺寸为第二长度*第一长度，其中，第二长度为沿第二方向Y的长度，第一长度为第一方向X的长度。第一方向X垂直于第二方向Y。在本公开中，“厚度”可以为膜层在远离衬底一侧的表面与靠近衬底一侧表面之间的垂直距离。
在第一示例中，第一衬底和第二衬底可以为玻璃衬底，且厚度约为0.15毫米(mm)。第一衬底的平面尺寸可以约为29mm*42mm，第二衬底的平面尺寸为32.5mm*42mm。第三衬底的材料可以为聚酰亚胺(PI)材料，第三衬底的厚度约为25微米(um)，第三衬底的平面尺寸约为32.5mm*42mm。第二衬底的平面尺寸和第三衬底的平面尺寸相同，且大于第一衬底的平面尺寸。在本示例中，玻璃的介电常数dk/介质损耗df约为5.2/0.01，PI材料的dk/df约为3.38/0.015。辐射单元层和接地层的材料可以为铜，且厚度约为2微米。馈电结构层的材料可以为铜，且厚度约为18微米。辐射单元层的平面尺寸可以约为21mm*32mm；接地层的平面尺寸可以约为32.5mm*40mm，且接地层的开槽区域的平面尺寸约为3mm*10mm；馈电结构层的平面尺寸可以约为22mm*0.3mm。液晶层的平面尺寸约为25mm*36mm，液晶层的厚度约为200微米。第一导电层和第二导电层的厚度约为700埃，第一导电层和第二导电层的材料可以为ITO，且方阻约为50Ω/sq至60Ω/sq。本示例的天线整体尺寸为λ0*(0.38*0.51*0.006)，其中，λ0是工作频点3.5GHz对应的真空波长。液晶材料在垂直态下的dk/df约为2.36/0.01，液晶材料在平形态下的dk/df约为3.02/0.004，液晶材料在混合态下的dk/df约为2.7/0.008。
在第一示例中，由于第一导电层和第二导电层较薄且面积较小，可以忽略对仿真结果的影响。第一示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.735GHz、3.34GHz和3.55GHz，在f0处对应的增益G分别为0.6dBi、1.3dBi和0.8dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-6dB、-5dB和-4.7dB。第一示例的天线单元的调频范围约为395MHz，基本能覆盖5G n78频段，且天线性能可以满足手机的天线要求。
在第二示例中，液晶层的厚度约为100um，馈电结构层的平面尺寸约为24mm*0.3mm，天线尺寸为λ0*(0.38*0.51*0.005)，其中，λ0是工作频点3.5GHz对应的真空波长。第二示例的其余参数与第一示例相同。第二示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.755GHz、3.345GHz和3.54GHz，在f0处对应的增益G分别为-2.93dBi、-2.93dBi和-2.82dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-9.5dB、-9dB和-9.3dB。第二示例的天线单元的调频范围约为410MHz，基本能覆盖5G n78频段，但是天线性能不能满足手机的天线要求。根据第一示例和第二示例可见，液晶层的厚度会显著影响天线性能。本示例性实施方式中，采用刚性衬底对盒设置液晶盒，可以准确控制液晶盒厚度的均一性，从而提升天线性能。
在第三示例中，辐射单元层和接地层的厚度约为18微米，其余参数与第一示例相同。第二示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.745GHz、3.34GHz和3.54GHz，在f0处对应的增益G分别为0.39dBi、1.3dBi和0.66dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-6.25dB、-5dB和-5.7dB。第三示例的天线单元的调频范围约为405MHz，基本能覆盖5G n78频段，而且天线性能可以满足手机天线要求。与第一示例相比，增加辐射单元层和接地层的厚度没有显著提升天线性能。
在第四示例中，PI材料的dk/df约为3.1/0.006，馈电结构层的平面尺寸约为24mm*0.3mm，其余参数与第一示例相同。第四示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.74GHz、3.325GHz和3.545GHz，在f0处对应的增益G分别为0.72dBi、1.1dBi和0.88dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-6dB、-5.1dB和-5.5dB。第四示例的天线单元的调频范围约为415MHz，基本能覆盖5G n78频段，且天线性能可以满足手机天线要求。与第一示例相比，采用低介质损耗的PI材料并没有明显提升天线性能。
在第五示例中，液晶材料在垂直态下的dk/df约为2.45/0.01，液晶材料在平形态下的dk/df约为3.58/0.0086，液晶材料在混合态下的dk/df约为3.02/0.009；辐射单元层的平面尺寸约为19.5mm*32mm，其余参数与第一示例相同。第五示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.85GHz、3.27GHz和3.55GHz，在f0处对应的增益G分别为1.4dBi、0.21dBi和0.84dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-5.5dB、-5.75dB和-5.5dB。第五示例的天线单元的调频范围约为580MHz，完全覆盖5G n78频段，且天线性能可以满足手机天线要求。与第一示例相比，第五示例通过增加液晶材料的调谐比可以明显提升天线的频率调谐范围，但是对天线的增益和辐射效率没有明显影响。
在第六示例中，玻璃的dk/df约为4.3/0.002，其余参数与第一示例相同。第六示例的天线单元的仿真结果如下：液晶层在垂直态、平形态和混合态下的谐振频率f0分别为3.72GHz、3.36GHz和3.56GHz，在f0处对应的增益G分别为1.4dBi、0.66dBi和0.89dBi，在f0处对应的辐射效率分别为-6dB、-4.8dB和-5.5dB。第六示例的天线单元的调频范围约为360MHz，基本覆盖5G n78频段，且天线性能可以满足手机天线要求。与第一示例相同，采用低介质损耗的玻璃并没有明显提升天线的性能。
本示例性实施例提供的天线单元具有结构简单、外观轻薄、谐调频率连接可重构、调谐范围较宽等优点，可以适用于5G终端设备。
本公开实施例还提供一种天线单元的制备方法，包括：制备第一基板和第二基板；将第一基板和第二基板对位对盒，形成液晶盒；制备第三基板；将第三基板贴合至液晶盒，使得馈电结构层位于第三衬底远离第二基板的一侧。第一基板包括：第一衬底和辐射单元层。第二基板包括：第二衬底和接地层。辐射单元层面对接地层。第三基板包括：第三衬底和馈电结构层。
在一些示例性实施方式中，本实施例的制备方法还包括：将第三基板贴合至液晶盒之后，在液晶盒的空腔内灌注液晶材料，形成液晶层。
关于本实施例的天线单元的制备方法可以参照前述实施例的说明，故于此不再赘述。
本示例性实施方式提供的天线单元可以结合显示制程工艺和柔性线路板工艺分别得到天线单元的不同部分，然后采用贴合形式得到天线单元，可以确保液晶盒的厚度均一性，从而保证天线性能稳定性。
图8为本公开至少一实施例的电子设备的示意图。如图8所示，本实施例提供一种电子设备91，包括：天线单元910。电子设备91可以为：手机、导航装置、游戏机、电视(TV)、车载音响、平板计算机、个人多媒体播放器(PMP)、个人数字助理(PDA)等任何具有通信功能的产品或部件。然而，本实施例对此并不限定。
本公开中的附图只涉及本公开涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本公开技术方案的精神和范围，均应涵盖在本公开的权利要求的范围当中。

Claims (12)

1.一种天线单元，其特征在于，包括：
相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和第二基板之间的液晶层、以及位于所述第二基板远离所述液晶层一侧的第三基板；
所述第一基板包括：第一衬底和辐射单元层，所述辐射单元层面对所述液晶层；
所述第二基板包括：第二衬底和接地层，所述接地层面对所述液晶层；
所述第三基板包括：第三衬底和馈电结构层，所述馈电结构层位于所述第三衬底远离所述第二基板的一侧；
所述馈电结构层包括：微带线，所述微带线沿第二方向延伸；在第一方向上，所述微带线的中心线与所述接地层的开槽区域的中心线之间的距离小于或等于3毫米；所述第一方向与所述第二方向交叉。
2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一衬底和第二衬底为刚性衬底，所述第三衬底为柔性衬底。
3.根据权利要求2所述的天线单元，其特征在于，所述第一衬底和第二衬底为玻璃衬底。
4.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述接地层具有开槽区域；所述辐射单元层和所述馈电结构层在所述第二衬底上的正投影的交叠区域与所述开槽区域在所述第二衬底上的正投影存在交叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一基板还包括：与所述辐射单元层连接的第一导电层，所述第一导电层位于所述辐射单元层靠近所述第一衬底的一侧；
所述第二基板还包括：与所述接地层连接的第二导电层，所述第二导电层位于所述接地层靠近所述第二衬底的一侧。
6.根据权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一导电层包括：第一电极；所述第二基板在所述第一基板上的正投影与所述第一电极没有交叠；
所述第二导电层包括：第二电极；所述第一基板在所述第二基板上的正投影与所述第二电极没有交叠。
7.根据权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一导电层和第二导电层的材料为氧化铟锡，所述辐射单元层和接地层的材料为金属材料。
8.根据权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述辐射单元层和接地层的厚度大于所述第一导电层和第二导电层的厚度。
9.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述接地层包括：第一连接区，所述第一基板在所述第二基板上的正投影与所述第一连接区没有交叠；所述馈电结构层在所述第二基板上的正投影与所述第一连接区存在交叠。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的天线单元。
11.一种天线单元的制备方法，其特征在于，包括：
制备第一基板和第二基板，所述第一基板包括：第一衬底和辐射单元层，所述第二基板包括：第二衬底和接地层；
将所述第一基板和第二基板对位对盒，形成液晶盒；所述辐射单元层面对所述接地层；
制备第三基板，所述第三基板包括：第三衬底和馈电结构层；
将所述第三基板贴合至所述液晶盒，使得所述馈电结构层位于所述第三衬底远离所述第二基板的一侧；
其中，所述馈电结构层包括：微带线，所述微带线沿第二方向延伸；在第一方向上，所述微带线的中心线与所述接地层的开槽区域的中心线之间的距离小于或等于3毫米；所述第一方向与所述第二方向交叉。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将所述第三基板贴合至所述液晶盒之后，在所述液晶盒的空腔内灌注液晶材料，形成液晶层。
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