CN115189118A - 天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法，包括基板和至少一个的第一天线单元；所述基板包括依次连接的第一平坦部、折弯部和第二平坦部，所述第一平坦部和第二平坦部的法线方向不同；所述第一天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器设置于所述第一平坦部上；通过由第一平坦部、第二平坦部以及折弯部构成基板，并在第一平坦部上设置介质谐振器，由于介质谐振器的高度比贴片天线高，且无导体及表面波损耗，因此介质谐振器天线比贴片天线的增益高，从而在设置有介质谐振器的方向上天线性能得到增强。

Description

天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法。

背景技术

随着第五代移动通信的快速发展及应用，基站及终端设备采用了更高频率的电磁波传输信号。由于部分终端设备(如手机)采用了贴片天线(PatchAntenna)类的定向天线接收及发射信号，因此，为了接收来自多个方向的射频信号或实现多方向辐射，这些终端设备需要设置多个不同方向的天线。

在公开号为CN113540776A的专利公开文件中，公开了一种可放置于设备中框边缘的小型化天线模块，该天线模块可以提供两个垂直方向的信号辐射，但由于部分设备垂直面方向高度局限而水平面方向空间较大，因此该方案中的天线模块无法有效利用设备水平面方向的空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法，可有效利用设备水平面方向的空间，且可提高天线模组的增益及带宽。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种天线模组，包括基板和至少一个的第一天线单元；

所述基板包括依次连接的第一平坦部、折弯部和第二平坦部，所述第一平坦部和第二平坦部的法线方向不同；

所述第一天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器设置于所述第一平坦部上。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种通信设备，包括上述的天线模组；

还包括壳体，所述壳体包括中框；

所述介质谐振器朝向所述中框设置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种天线模组的制造方法，包括步骤：

(1)获取基板，并在所述基板上划分出折弯区域及第一平坦区域；

(2)将介质谐振器固定在所述第一平坦区域上；

(3)在所述折弯区域处使所述基板弯曲，在所述基板形成第一平坦部、第二平坦部以及将所述第一平坦部和第二平坦部连接的折弯部。

本发明的有益效果在于：通过由第一平坦部、第二平坦部以及折弯部构成基板，并在第一平坦部上设置介质谐振器，由于介质谐振器的高度比贴片天线高，且无导体及表面波损耗，因此介质谐振器天线比贴片天线的增益高，从而在设置有介质谐振器的方向上天线性能得到增强。

附图说明

图1为本发明实施例的一种天线模组的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种天线模组的结构示意图侧视图；

图3为本发明实施例的一种天线模组的结构示意图正视图；

图4为本发明实施例的一种天线模组的第一天线单元结构示意图；

图5为贴片天线与介质谐振器单体的性能对比图；

图6为本发明实施例的一种通信设备的结构示意图侧视图；

图7为本发明实施例的一种天线模组的制造方法步骤流程图；

标号说明：

1、基板；11、第一平坦部；12、第二平坦部；13、折弯部；2、第一天线单元；21、介质谐振器；22、馈线；23、馈电金属块；24、馈电点；3、第二天线单元；31、辐射件；4、射频芯片；5、壳体；51、中框；52、后盖；6、设备主板；7、天线模组；8、离型膜；14、通槽；15、开槽；16、折弯区域；17、第一平坦区域；18、第二平坦区域。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种天线模组，包括基板和至少一个的第一天线单元；

所述基板包括依次连接的第一平坦部、折弯部和第二平坦部，所述第一平坦部和第二平坦部的法线方向不同；

所述第一天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器设置于所述第一平坦部上。

由上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过由第一平坦部、第二平坦部以及折弯部构成基板，并在第一平坦部上设置介质谐振器，由于介质谐振器的高度比贴片天线高，且无导体及表面波损耗，因此介质谐振器天线比贴片天线的增益高，从而在设置有介质谐振器的方向上天线性能得到增强。

进一步地，所述第一天线单元还包括馈线和馈电金属块，所述馈电金属块设置于所述馈电金属块设置于所述第一平坦部上且靠近所述介质谐振器，所述馈线的一端与所述馈电金属块连接。

由上述描述可知，通过将馈电金属块设置于第一平坦部上且靠近介质谐振器，并且馈线的一端与馈电金属块连接，通过馈电金属块和馈线实现第一天线单元的信号传递。

进一步地，所述介质谐振器的形状为立方体，所述馈电金属块的数量为三个，三个馈电金属块分别与所述介质谐振器靠近所述第二平坦部的一侧面以及与所述一侧面相邻的两个侧面接触。

由上述描述可知，通过将介质谐振器的形状设置为立方体，并同三个馈电金属块与介质谐振器连接，使得介质谐振器能够稳定地设置于第一平坦部上，并实现为介质谐振器馈电。

进一步地，所述第二平坦部包括相对的第一面和第二面，所述第二面比所述第一面靠近所述第一平坦部；

还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述第二平坦部的第二面上；所述馈线的另一端与所述射频芯片连接。

由上述描述可知，通过将射频芯片设置于所述第二平坦部的第二面上，使得天线模组与设备主板连接时，第二平坦部能够设置在设备主板的顶部，即设备主板设置在由第一平坦部和第二平坦部构成的夹角内侧，从而不需额外增加壳体的厚度使设备保持原有的轻薄态。

进一步地，还包括至少一个的第二天线单元，所述第二天线单元包括辐射件和馈电结构；

所述辐射件设置于所述第二平坦部的第一面上，所述辐射件通过所述馈电结构与所述射频芯片连接。

由上述描述可知，通过增设第二天线单元，并将辐射件设置于第二平坦部的第一面上，使得天线模组在两个不同的方向上均设置有天线，从而提高了天线模组对不同方向上射频信号接收和发送的效果。

进一步地，所述介质谐振器的介电常数为6-140。

由上述描述可知，通过采用陶瓷材质制作介质谐振器，且陶瓷体的介电常数一般在6-140，因此可以根据不同的壳体尺寸以及带宽要求设计介质谐振器尺寸及带宽，提高天线模组设计的灵活性。

进一步地，所述第一平坦部的厚度与所述折弯部的厚度相同，所述第一平坦部的厚度小于所述第二平坦部的厚度。

由上述描述可知，通过将第一平坦部与折弯部设置为相同厚度，且两者的厚度且小于第二平坦部的厚度，从而减小了第一天线在第一平坦部的方向上受到的尺寸约束。

进一步地，所述折弯部上设有至少一个的通槽。

由上述描述可知，通过在折弯部上设有至少一个的通槽，从而减少了折弯时产生的应力，更容易形成折弯部的同时，仍保持了第一平坦部和第二平坦部之间的有效连接。

一种通信设备，包括上述的天线模组；

还包括壳体，所述壳体包括中框；

所述介质谐振器朝向所述中框设置。

由上述描述可知，一般壳体在厚度方向上的尺寸限制大于长度方向上的尺寸限制，因此通过将设置有较大尺寸的介质谐振器的第一平坦部朝向中框设置，从而利用了壳体在长度方向上多余的空间提高水平方向天线的性能。

一种天线模组的制造方法，包括步骤：

(1)获取基板，并在所述基板上划分出折弯区域及第一平坦区域；

(2)将介质谐振器固定在所述第一平坦区域上；

(3)在所述折弯区域处使所述基板弯曲，在所述基板形成第一平坦部、第二平坦部以及将所述第一平坦部和第二平坦部连接的折弯部。

由上述描述可知，通过将基板弯曲使得基板形成具有法线沿不同方向的第一平坦部和第二平坦部以及将第一平坦部和第二平坦部连接的折弯部；并在第一平坦部上设置介质谐振器，从而提高了天线模组对射频信号接收和发送的效果。

进一步地，所述步骤(3)之前，进一步包括：

在所述折弯区域中沿所述基板的厚度方向形成至少一个的贯穿所述基板的通槽。

由上述描述可知，通过将折弯区域中沿基板的厚度方向形成至少一个的贯穿基板的通槽，弱化了第一平坦部和第二平坦部之间的连接关系，并形成尺寸较小的待折弯部，从而减少了折弯时产生的应力，更容易形成折弯部的同时，仍保持了第一平坦部和第二平坦部之间的有效连接。

进一步地，所述步骤(2)之前，进一步包括：

在所述折弯区域和第一平坦区域沿所述基板的厚度方向形成开槽。

由上述描述可知，通过在折弯区域和第一平坦区域沿基板的厚度方向形成开槽，使得第一平坦部具有更薄的厚度，不仅能够减小第一天线单元的尺寸限制，而且减少了折弯时产生的应力，更容易形成折弯部。

进一步地，所述基板内设置有离型膜；

所述在所述折弯区域和第一平坦区域沿所述基板的厚度方向形成开槽具体为：

在所述折弯区域和第一平坦区域通过激光将基板定深切割至所述离型膜的位置，并剥离切割处的基板部分及离型膜。

由上述描述可知，通过在基板内设置有离型膜，且激光将基板定深切割至离型膜的位置，从而使得切割后的基板更容易剥离。

进一步地，所述离型膜的位置与所述折弯区域和第一平坦区域对应。

由上述描述可知，通过将离型膜的置与第一平坦部的位置对应，从而使得切割后待剥离的基板基材与第一平坦部的位置对应，能够直接通过离型膜的位置在基板划分出第一平坦部，更利于后续的弯折。

进一步地，所述步骤(2)具体为：

将介质谐振器通过粘接或焊接的方式固定在所述第一平坦区域上。

由上述描述可知，通过将介质谐振器通过粘接或焊接的方式固定在第一平坦区域上，使介质谐振器固定在第一平坦部。

进一步地，所述基板中形成有馈线；

所述步骤(2)之后，进一步包括：

将馈电金属块固定在所述第一平坦区域上靠近所述介质谐振器的位置处，所述馈线的一端与所述馈电金属块连接；

由上述描述可知，通过设置馈线且馈线与馈电金属块连接，从而使得介质谐振器产生谐振。

本发明上述一种天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法,能够适用于具有多方向上射频信号接收和发送需求的扁平化通信设备，如手机和平板电脑等，以下通过具体实施方式进行说明：

实施例一

请参照图1，一种天线模组，包括基板1、至少一个的第一天线单元2、至少一个的第二天线单元3以及射频芯片4；

请参照图2，所述基板1包括依次连接的第一平坦部11、折弯部13和第二平坦部12，所述第一平坦部11和第二平坦部12的法线方向不同，即所述折弯部13使所述第一平坦部11与所述第二平坦部12之间具有夹角，在一种可选的实施方式中，其夹角为90°；所述基板1为LCP基材；所述第一平坦部11的厚度与所述折弯部13的厚度相同，所述第一平坦部11的厚度小于所述第二平坦部12的厚度；所述第二平坦部12包括相对的第一面和第二面，所述第二面比所述第一面靠近所述第一平坦部11；所述射频芯片4设置于所述第二平坦部12的第二面上；所述馈线22的另一端与所述射频芯片4连接；

请参照图4，所述第一天线单元2包括介质谐振器21，所述介质谐振器21设置于所述第一平坦部11上；所述第一天线单元2还包括馈线22和馈电金属块23，所述馈电金属块23设置于所述第一平坦部11上且与靠近所述介质谐振器21，所述馈线22的一端与所述馈电金属块23连接；所述第一平坦部11上设置有馈电点24，所述馈电点24为金属图形，将所述馈电金属块与所述馈线22连接；

具体地，所述介质谐振器21的形状为立方体；请参照图3，所述馈电金属块23的数量为三个，三个所述馈电金属块23分别与所述介质谐振器21靠近所述第二平坦部12的一侧面以及与所述一侧面相邻的两个侧面接触，即三个馈电金属块23分别与所述介质谐振器21的三个侧面接触，这三个侧面分别为介质谐振器21靠近第二平坦部12的一侧面以及与该侧面相连邻的两个侧面；所述馈电金属块23相当于馈电探针；其中，三个所述馈电金属块23中第一子馈电金属块用于所述介质谐振器21的馈电点即与射频馈线连接；第二子馈电金属块作为天线的地即与地线连接，第三子馈电金属块用于结构固定即无馈电功能；所述介质谐振器21的介电常数为6-140，因此可灵活设计天线尺寸及带宽；所述折弯部13上设有至少一个的通槽14；

所述第二天线单元3包括辐射件31和馈电结构；所述辐射件31设置于所述第二平坦部12的第一面上，所述辐射件31通过所述馈电结构与所述射频芯片4连接；所述辐射件31为贴片天线，所述辐射件31以及馈线22的导体层采用铜或金属合金组成的优良导体材料；

在一个可选的实施方式中，所述至少一个的第二天线单元3线性排列或阵列分布，且相邻的两个第二天线单元3的辐射件31之间具有间距；所述第一天线的位置与所述第二天线的位置对应；所述至少一个的第一天线单元2线性排列或阵列分布，且相邻的两个第一天线单元2的介质谐振器21之间具有间距；

请参照图5，为贴片天线与介质谐振器21单体的性能对比；其中，介质谐振器21带宽为6.5GHz，贴片天线带宽为1GHz，并且介质谐振器21增益为8.2dB，贴片天线增益为6.6dB，表明介质谐振器21在天线带宽及增益方面均有优势；本实施例中的两种天线具体的结构尺寸是可以调整的，带宽及增益差异是两种天线的固有属性，对比图中采用的是一般的方案中的一种可选尺寸(并非唯一尺寸)。

实施例二

请参照图6，一种通信设备，包括实施例一中所述的天线模组7；

还包括壳体5，所述壳体5包括中框51和后盖52；所述介质谐振器21朝向所述中框51设置，具体地：

在一个可选的实施方式中，所述天线模组7的第一平坦部11设置在所述设备主板6沿长度方向上的一侧，所述天线模组7的第二平坦部12设置在所述设备主板6沿厚度方向上的一侧；使所述天线模组7沿第一平坦部11方向上的尺寸以及第二平坦部12方向上的尺寸与所述壳体5的尺寸适配，实现设备整体的轻薄化；由于所述壳体5水平方向可容纳横向的介质谐振器21，从而实现利用多余空间提高水平方向天线的性能。

实施例三

一种天线模组的制造方法，包括步骤：

(1)获取基板1，并在所述基板1上划分出折弯区域16及第一平坦区域17；

(2)将介质谐振器21固定在所述第一平坦区域17上；

(3)在所述折弯区域16处使所述基板1弯曲，在所述基板1形成第一平坦部11、第二平坦部12以及将所述第一平坦部11和第二平坦部12连接的折弯部13；

请参照图7，其中，在一个可选的实施方式中，按照以下顺序进行制作：

S1、获取基板1，并在所述基板1上划分出折弯区域16、第一平坦区域17以及第二平坦区域18；其中，所述基板1内设置有离型膜8，且所述离型膜8的位置与所述折弯区域16和第一平坦区域17对应；所述基板1中形成有馈线22；并在所述第二平坦区域18上设置第二天线单元3，即设置辐射件31；

S2、在所述折弯区域16中沿所述基板1的厚度方向形成至少一个的贯穿所述基板1的通槽14；可通过激光等切割设备对所述基板1进行切割形成所述通槽14；

S3、在所述折弯区域16和第一平坦区域17沿所述基板1的厚度方向形成开槽15；具体地，在所述折弯区域16和第一平坦区域17通过激光将基板1定深切割至所述离型膜8的位置，并剥离切割处的基板1部分及离型膜8；

S4、将介质谐振器21固定在所述第一平坦区域17上；具体地，将介质谐振器21通过粘接或焊接的方式固定在所述第一平坦区域17上；所述基板1的第一平坦区域17设有馈电点24，所述馈电点24包括金属图形；将馈电金属块固定在所述第一平坦区域17上靠近所述介质谐振器21的位置处，所述馈电点24的一端与所述馈电金属块连接；所述馈电点24的另一端与所述馈线22连接；在一可选的实施方式中，安装所述介质谐振器21时先将所述馈电金属块23粘接到所述介质谐振器21上，再将所述馈电金属块23与所述馈电点24焊接；在另一可选的实施方式中，先将所述馈电金属块23与所述馈电点24焊接，再将所述介质谐振器21与所述馈电金属块23粘接；

S5、在所述折弯区域16处使所述基板1弯曲，在所述基板1形成第一平坦部11、第二平坦部12以及将所述第一平坦部11和第二平坦部12连接的折弯部。

综上所述，本发明提供的一种天线模组和通信设备以及天线模组的制造方法，通过由第一平坦部、第二平坦部以及折弯部构成基板，并在第一平坦部上设置第一天线单元且第一天线单元包括介质谐振器，由于介质谐振器的高度比贴片天线高，且无导体及表面波损耗，因此介质谐振器天线比贴片天线的增益高，从而在设置有介质谐振器的方向上天线性能得到增强，同时在第二平坦部在设置第二天线，使得天线模组能够在第一平坦部和第二平坦部的方向上均有良好的射频接收和发射效果；并在将天线模组设置在通讯设备中时，将天线模组的第一平坦部设置在所述设备主板沿中框方向的一侧，而由于机身水平方向可容纳横向的介质谐振器较大的高度，从而实现利用多余空间提高水平方向天线的性能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种天线模组，其特征在于，包括基板和至少一个的第一天线单元；

所述基板包括依次连接的第一平坦部、折弯部和第二平坦部，所述第一平坦部和第二平坦部的法线方向不同；

所述第一天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器设置于所述第一平坦部上。

2.根据权利要求1所述的一种天线模组，其特征在于，所述第一天线单元还包括馈线和馈电金属块，所述馈电金属块设置于所述馈电金属块设置于所述第一平坦部上且靠近所述介质谐振器，所述馈线的一端与所述馈电金属块连接。

3.根据权利要求2所述的一种天线模组，其特征在于，所述介质谐振器的形状为立方体，所述馈电金属块的数量为三个，三个馈电金属块分别与所述介质谐振器靠近所述第二平坦部的一侧面以及与所述一侧面相邻的两个侧面接触。

4.根据权利要求2所述的一种天线模组，其特征在于，所述第二平坦部包括相对的第一面和第二面，所述第二面比所述第一面靠近所述第一平坦部；

还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述第二平坦部的第二面上；所述馈线的另一端与所述射频芯片连接。

5.根据权利要求4所述的一种天线模组，其特征在于，还包括至少一个的第二天线单元，所述第二天线单元包括辐射件和馈电结构；

所述辐射件设置于所述第二平坦部的第一面上，所述辐射件通过所述馈电结构与所述射频芯片连接。

6.根据权利要求1所述的一种天线模组，其特征在于，所述介质谐振器的介电常数为6-140。

7.根据权利要求1所述的一种天线模组，其特征在于，所述第一平坦部的厚度与所述折弯部的厚度相同，所述第一平坦部的厚度小于所述第二平坦部的厚度。

8.根据权利要求1所述的一种天线模组，其特征在于，所述折弯部上设有至少一个的通槽。

9.一种通信设备，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的天线模组；

还包括壳体，所述壳体包括中框；

所述介质谐振器朝向所述中框设置。

10.一种天线模组的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(1)获取基板，并在所述基板上划分出折弯区域及第一平坦区域；

(2)将介质谐振器固定在所述第一平坦区域上；

(3)在所述折弯区域处使所述基板弯曲，在所述基板形成第一平坦部、第二平坦部以及将所述第一平坦部和第二平坦部连接的折弯部。

11.根据权利要求10所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述步骤(3)之前，进一步包括：

在所述折弯区域中沿所述基板的厚度方向形成至少一个的贯穿所述基板的通槽。

12.根据权利要求10所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)之前，进一步包括：

在所述折弯区域和第一平坦区域沿所述基板的厚度方向形成开槽。

13.根据权利要求12所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述基板内设置有离型膜；

所述在所述折弯区域和第一平坦区域沿所述基板的厚度方向形成开槽具体为：

在所述折弯区域和第一平坦区域通过激光将基板定深切割至所述离型膜的位置，并剥离切割处的基板部分及离型膜。

14.根据权利要求13所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述离型膜的位置与所述折弯区域和第一平坦区域对应。

15.根据权利要求10所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

将介质谐振器通过粘接或焊接的方式固定在所述第一平坦区域上。

16.根据权利要求10所述的一种天线模组的制造方法，其特征在于，所述基板中形成有馈线；

所述步骤(2)之后，进一步包括：

将馈电金属块固定在所述第一平坦区域上靠近所述介质谐振器的位置处，所述馈线的一端与所述馈电金属块连接。

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