CN115528417A - 边射天线、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边射天线、封装天线和通讯设备。边射天线包括沿第一方向间隔排布的第一辐射单元和第二辐射单元、沿第一方向间隔排布的第一接地单元和第二接地单元以及第一激励单元。第一辐射单元和第二辐射单元之间形成沿第二方向延伸的第一间隙。第一接地单元连接于第一辐射单元和接地面之间,第二接地单元连接于第二辐射单元和接地面之间。第一激励单元包括沿第一方向间隔排布的第一馈电结构和第一延伸枝节,第一馈电结构包括与馈源连接的第一馈入部分,第一延伸枝节位于第一馈电结构靠近第一馈入部分的一侧,第一延伸枝节包括靠近第一馈入部分的第一接地部分,第一接地部分连接接地面。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,尤其涉及一种边射天线、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,是电子设备的重要组成部分。然而,现有的边射天线的剖面高度较高,体积较大,不仅增加了电子设备的负载,还占用了电子设备的较大空间,不利于电子设备的小型化和轻薄化设计。
发明内容
本申请提供一种边射天线、封装天线和通讯设备,边射天线具有低剖面特性,体积较小,能有效减小电子设备的负载,减少对电子设备的空间占用。
第一方面,本申请提供一种边射天线,包括第一辐射单元、第二辐射单元、第一接地单元、第二接地单元和第一激励单元。
第一辐射单元和第二辐射单元沿第一方向间隔排布,第一辐射单元和第二辐射单元之间形成沿第二方向延伸的第一间隙。其中,第二方向不同于第一方向。第一辐射单元设有与第一间隙连通的第一子间隙,第二辐射单元设有与第一间隙连通的第二子间隙,第一子间隙与第二子间隙均沿第一方向延伸。
第一接地单元和第二接地单元沿第一方向间隔排布。第一接地单元的一端连接第一辐射单元靠近第二辐射单元的一侧,另一端用于连接接地面。第二接地单元连接第二辐射单元靠近第一辐射单元的一侧,另一端用于连接接地面。
第一激励单元包括沿第一方向间隔排布的第一馈电结构和第一延伸枝节。第一馈电结构包括第一馈入部分和第一馈电部分,第一馈入部分连接于第一馈电部分朝向接地面的一侧。第一馈入部分位于第一子间隙,且用于连接馈源。部分第一馈电部分位于第一间隙,部分第一馈电部分位于第二子间隙,第一延伸枝节位于第一子间隙,第一延伸枝节包括靠近第一馈入部分的第一接地部分,第一接地部分用于连接接地面。
其中,第一激励单元用于激励第一辐射单元和第二辐射单元产生沿第一方向的电场。
其中,第一馈电结构呈“Γ”型。
其中,第一馈入部分远离第一馈电部分的一端为第一馈入端,第一馈入端用于连接馈源。
其中,第一接地部分包括靠近第一馈入端的第一接地端,第一接地端用于连接接地面。
一种实施方式中,第一方向为垂直方向,第二方向为水平方向。此时,第一激励单元用于激励第一辐射单元和第二辐射单元产生垂直方向的电场,以使边射天线产生垂直极化辐射。
本申请所示边射天线的第一激励单元中,除了连接馈源的第一馈电结构,还增设了靠近第一馈入部分的第一延伸枝节,利用第一延伸枝节来改善边射天线在低频段下的反射系数,降低边射天线的剖面高度(净空高度),使得边射天线具有低剖面特性,有助于缩小边射天线的体积。
另一种实施方式中,第一方向为水平方向,第二方向为垂直方向。此时,第一激励单元用于激励第一辐射单元和第二辐射单元产生水平方向的电场,以使产生水平极化辐射。
一种实施方式中,第一延伸枝节还包括第一延伸部分和第二延伸部分,第一接地部分和第二延伸部分均位于第一延伸部分朝向接地面的一侧,第一接地部分连接于第一延伸部分靠近第一馈电结构的一侧,第二延伸部分连接于第一延伸部分背离第一馈电结构的一侧。
其中,第一延伸枝节呈“冂”型。
其中,第一接地部分背离第一延伸部分的一端为第一接地端。
一种实施方式中,第一辐射单元包括沿第二方向间隔排布的第一辐射体和第二辐射体,第一辐射体和第二辐射体之间形成第一子间隙。第二辐射单元包括沿第二方向间隔排布的第三辐射体和第四辐射体,第三辐射体和第四辐射体之间形成第二子间隙。
第一辐射体和第三辐射体之间形成沿第二方向延伸的第三子间隙,第二辐射体和第四辐射体之间形成沿第二方向延伸的第四子间隙。第一间隙包括第三子间隙、第四子间隙和第五子间隙,第五子间隙连通第三子间隙和第四子间隙,且连通第一子间隙和第二子间隙。
其中,第一子间隙、第二子间隙和第五子间隙形成第二间隙,第二间隙沿第一方向延伸。此时,第一激励单元位于第二间隙。部分第一馈电部分位于第一子间隙,且与第一馈入部分连接。部分第一馈电部分位于第五子间隙,部分第一馈电部分位于第二子间隙。
边射天线还包括第二激励单元,第二激励单元位于第一间隙。第二激励单元包括沿第二方向间隔排布的第二馈电结构和第二延伸枝节。第二馈电结构包括第二馈入部分和第二馈电部分,第二馈入部分连接于第二馈电部分朝向连接面的一侧。第二馈入部分位于第三子间隙,且用于连接馈源。部分第二馈电部分位于第三子间隙,且与第二馈入部分连接。部分第二馈电部分位于第五子间隙,且与第一馈电部分交错。部分第二馈电部分位于第四子间隙。第二延伸枝节位于第三子间隙,第二延伸枝节包括靠近第二馈入部分的第二接地部分,第二接地部分用于连接接地面。
其中,第二激励单元用于激励第一辐射单元和第二辐射单元产生沿第二方向的电场。
其中,第二馈电结构呈“Γ”型。
其中,第二馈入部分远离第二馈电部分的一端为第二馈入端,第二馈入端用于连接馈源。
其中,第二接地部分包括靠近第二馈入端的第二接地端,第二接地端用于连接接地面。
一种实施方式中,第一方向为垂直方向,第二方向为水平方向。此时,第二激励单元用于激励第一辐射单元和第二激励单元产生水平方向的电场,以使边射天线产生水平极化辐射。
本实施方式所示边射天线中,分别利用第一激励单元和第二激励单元激励第一辐射单元和第二辐射单元产生沿垂直方向和水平方向的电场,以使边射天线可同时产生垂直极化和水平极化辐射,使得边射天线具有双极化特性,有助于提高利用边射天线进行无线通信的可靠性。
此外,本申请所示边射天线的第二激励单元中,除了连接馈源的第二馈电结构,还增设了靠近第二馈入部分的第二延伸枝节,利用第二延伸枝节来改善边射天线在低频段下的反射系数,降低边射天线的剖面高度(净空高度),使得边射天线具有低剖面特性,有助于缩小边射天线的体积。
一种实施方式中,第一辐射单元包括第一辐射体、第二辐射体以及第一辅助辐射体,第一辐射体和第二辐射体沿第二方向间隔排布,第一辅助辐射体连接于第一辐射体和第二辐射体之间,第一辐射体、第二辐射体和第一辐射体形成第一子间隙。
第二辐射单元包括第三辐射体、第四辐射体以及第二辅助辐射体,第三辐射体和第四辐射体沿第二方向间隔排布,第二辅助辐射体连接于第三辐射体和第四辐射体之间,第三辐射体、第四辐射体和第二辅助辐射体形成第二子间隙。
本申请所示边射天线中,第一激励单元用于激励第一辐射单元和第二辐射单元产生沿第一方向的电场,以使边射天线产生单极化辐射,此时,边射天线具有单极化特性。
一种实施方式中,第二延伸枝节还包括第三延伸部分和第四延伸部分,第二接地部分和第四延伸部分均位于第三延伸部分朝向接地面的一侧,第二接地部分连接于第三延伸部分靠近第二馈电结构的一侧,第四延伸部分连接于第三延伸部分背离第二馈电结构的一侧。
其中,第一延伸枝节呈“冂”型。
其中,第二接地部分背离第三延伸部分的一端为第二接地端。
一种实施方式中,第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体的结构相同,以提高边射天线的阻抗匹配度,改善边射天线的频宽。
一种实施方式中,第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体和第四辐射体排布呈四叶草形。
一种实施方式中,沿第一子间隙的内侧向外侧的方向上,第一子间隙的宽度渐大。
沿第二子间隙的内侧向外侧的方向上,第二子间隙的宽度渐大。
沿第三子间隙的内侧向外侧的方向上,第三子间隙的宽度渐大。
沿第四子间隙的内侧向外侧的方向上,第四子间隙的宽度渐大。
本实施方式所示边射天线中,沿各子间隙的内侧向外侧的方向上,各子间隙的宽度渐大,有助于提高边射天线的阻抗匹配,改善边射天线的频宽。
一种实施方式中,第一接地单元包括沿第二方向间隔排布的第一接地枝节和第二接地枝节。第一接地枝节的一端连接于第一辐射体靠近第二辐射体的一侧,另一端用于连接接地面,第二接地枝节的一端连接于第二辐射体靠近第一辐射体的一侧,另一端用于连接接地面。
第二接地单元包括沿第二方向间隔排布的第三接地枝节和第四接地枝节。第三接地枝节的一端连接于第三辐射体靠近第四辐射体的一侧,另一端用于连接于接地面,第四接地枝节连接于第四辐射体靠近第三辐射体的一侧,另一端用于连接接地面。
一种实施方式中,第一接地枝节、第二接地枝节、第三接地枝节和第四接地枝节的结构相同,以提高边射天线的阻抗匹配度,改善边射天线的频宽。
一种实施方式中,第一接地枝节、第二接地枝节、第三接地枝节和第四接地枝节排布呈矩形或方形。其中,第一接地枝节、第二接地枝节、第三接地枝节和第四接地枝节也可排布呈近似矩形或方形。
一种实施方式中,第一接地枝节包括依次连接的第一部分、第二部分和第三部分,第一部分位于第二部分远离接地面的一侧,第一部分远离第二部分的一端连接第一辐射体,第三部分位于第二部分靠近接地面的一侧,第三部分远离第二部分的一端用于连接接地面,沿第三方向上,第一部分与第三部分错位设置,以提高边射天线的阻抗匹配度,改善边射天线的频宽。
其中,第三方向不同于第一方向和第二方向。
示例性的,第三方向垂直于接地面。此时,沿第三方向上,第一部分和第三部分错位设置,是指,第一部分和第三部分在接地面上的投影不完全重合。
一种实施方式中,边射天线在第一频段具有电偶极子第一模式,第一频段所对应的波长为λ1,边射天线的剖面高度在0.1λ1至0.2λ1之间。
示例性的,边射天线的剖面高度为0.12λ1。
其中,第一延伸枝节的第一接地部分、第一延伸部分和第二延伸部分的长度之和在0.3λ1至0.4λ1之间。
其中,第二延伸枝节的第二接地部分、第三延伸部分和第四延伸部分的长度之和在0.3λ1至0.4λ1之间。
一种实施方式中,边射天线在第二频段具有磁偶极子第一模式,第二频段的最小频率点高于第一频段的最大频率点。
一种实施方式中,边射天线在第三频段具有电偶极子第二模式,第三频段的最小频率点高于第二频段的最大频率点。
一种实施方式中,第三频段对应的波长为λ3,第一辐射体呈心形,第一辐射体具有两个内边缘和两个外边缘,内边缘和外边缘均为椭圆弧线,内边缘和外边缘的长度均在0.2λ3至0.3λ3之间。
示例性的,内边缘和外边缘的长度均为0.25λ3。
一种实施方式中,边射天线的工作频段至少支持n257、n258、n259、n260和n261频带中的一个频带。
示例性的,边射天线的工作频段为24.5GHz~43.5GHz,边射天线的工作频段支持5G毫米波全频段。其中,在电偶极子第一模式下,频率点为21GHz,在磁偶极子第一模式下,频率点为29.5GHz,在电偶极子第二模式下,频率点为40GHz。
第二方面,本申请提供一种封装天线,包括收发芯片上述任一种边射天线,收发芯片用以向边射天线发送电磁波信号,或者,接收边射天线接收到的外界的电磁波信号。
本申请所示边射天线具有低剖面特性,体积较小,有利于缩小封装天线的体积,实现封装天线的小型化设计。
一种实施方式中,封装天线还包括基板,边射天线内嵌于基板的内部,以复用基板的体积,进一步缩小封装天线的体积,实现封装天线的小型化设计。
一种实施方式中,封装天线还包括基板,边射天线安装于所述基板。
一种实施方式中,边射天线与基板在同一工艺下形成,以简化封装天线的制备工艺。
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。
本申请所示边射天线具有低剖面特性,体积较小,有利于缩小封装天线的体积,有效减小电子设备的负载,减少对电子设备的空间占用。
一种实施方式中,边射天线的天线孔径朝向壳体,边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。
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,边射天线的天线孔径朝向显示屏,边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。
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6是图5所示通讯设备在另一个角度下的结构示意图;
图7是图5所示通讯设备中天线模组的结构示意图;
图8是图7所示天线模组的部分结构示意图;
图9是图8所示天线模组的部分结构示意图;
图10是图9所示边射天线中辐射体的俯视结构示意图;
图11是图9所示边射天线中辐射单元组的俯视结构示意图;
图12是图9所示天线模组的部分结构示意图;
图13是图9所示天线模组的部分结构示意图;
图14是图13所示结构沿A-A处剖开的剖面结构示意图;
图15是图9所示天线模组的部分结构示意图;
图16是图15所示结构沿B-B处剖开的剖面结构示意图;
图17是图9所示天线模组的部分结构示意图;
图18是图17所示结构沿C-C处剖开的剖面结构示意图;
图19是图9所示天线模组中边射天线的返回损耗系数曲线图;
图20是图19所示返回损耗系数曲线图所对应的史密斯圆图;
图21是图9所示天线模组中边射天线的部分结构在21GHz下的电流模式图;
图22是图9所示天线模组中边射天线的部分结构在29.5GHz下的电流模式图;
图23是图9所示天线模组中边射天线的效率曲线图;
图24是图9所示天线模组中边射天线产生第一极化辐射时的效率曲线图以及边射天线在多个频率点下的辐射场型;
图25是图9所示天线模组中边射天线在三个基础模式下的第一极化天线电流模式图;
图26是图25所示第一极化电流模式图对应的辐射场型示意图;
图27是图9所示天线模组中边射天线在三个基础模式下的第二极化天线电流模式图;
图28是图27所示第二极化天线电流模式图对应的辐射场型示意图;
图29是图9所示天线模组中边射天线的辐射体的第一边缘的半短轴在不同尺寸下时,边射天线的返回损耗系数曲线图;
图30是图29所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图;
图31是图9所示天线模组中边射天线的辐射体的第三边缘的半短轴在不同尺寸下时,边射天线的返回损耗系数曲线图;
图32是图31所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图;
图33是图9所示天线模组中边射天线的接地枝节的错位距离在不同尺寸下时,边射天线的返回损耗系数曲线图;
图34是图33所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图;
图35是图9所示天线模组中边射天线的第二激励单元的第二延伸部分的宽度在不同尺寸下时,边射天线的返回损耗系数曲线图;
图36是图35所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图。
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(NodeB,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、显示模组200、电路板300、受话器(图未示)和扬声器(图未示),显示模组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。
显示模组200固定于边框110的另一侧。显示模组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,显示模组200朝向用户放置,后盖120背离用户放置。显示模组200设有受话孔2001,受话孔2001为贯穿显示模组200的通孔。
在其他一些实施例中,显示模组200的边缘可与壳体100之间形成受话孔2001。例如,显示模组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和显示模组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。或者,中央处理器芯片400可安装于电路板300,低频基带芯片500、中频基带芯片600和封装天线700可安装于连接板(图未示)。其中,连接板与电路板300电连接,连接板可为刚性电路板或者柔性电路板。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,和/或,低频基带芯片500和中频基带芯片600集成于一个芯片内。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(antenna-in-module)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,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,AFmodule)。
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、边射天线(broadside antenna,BR Antenna)722和端射(end-fire antenna,EF Antenna)天线723,边射天线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)。其中,边射天线又可称垂向天线或者宽边天线。边射天线722和端射天线723可与基板721在同一工艺下形成,以简化天线模组720的形成工艺。示例性的,天线模组720可通过液晶高分子聚合物(liquidcrystal polymer,LCP)或异质聚酰亚胺(modified PI)等可挠式软板工艺形成,或者,可通过多层压合(laminate)电路板等硬板工艺形成,或者,可通过晶圆级扇出式封装(fan-outwafer level package)或低温陶瓷共烧(low temperature co-fired ceramic,LTCC)等封装工艺形成。
应当理解的是,边射天线722的主辐射方向为第一辐射方向,端射天线723的主辐射方向为第二辐射方向,第一辐射方向与第二辐射方向不同。示例性的,第一辐射方向为垂直于基板721的方向,第二辐射方向为平行于基板721的方向。在其他一些实施例中,边射天线722和端射天线723也可以安装于基板721,或者,安装于设于基板721的支架。
需要说明的是,本申请实施例中所提及的平行和垂直等关于相对位置关系的限定词,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对的严格的定义,允许存在少量偏差,近似于平行和近似于垂直均可以。例如,A与B平行,是指A与B之间平行或者近似于平行,A与B之间的夹角在0度~10度之间均可。例如,A与B垂直,是指A与B之间垂直或者近似于垂直,A与B之间的夹角在80度~100度之间均可。
边射天线722为两个,两个边射天线722在基板721的延伸面上彼此间隔排布。其中,边射天线722的主辐射方向为第一辐射方向。边射天线722沿第一辐射方向自基板721向外辐射。例如,第一辐射方向为垂直于基板721的方向。边射天线722的主辐射方向为垂直于基板721的方向,边射天线722的天线孔径(图未标)垂直于基板721的厚度方向。此时,边射天线722用以发射和/或接收垂直于基板721的毫米波信号。其中,每一边射天线722可均具备双极化特性,每一边射天线722可同时具备第一极化和第二极化特性,其中,第一极化方向不同于第二极化方向,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。例如,第一极化为垂直极化,第二极化为水平极化,此时,每一边射天线722可同时具备垂直极化和水平极化特性。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,也可以一个边射天线722同时具备第一极化和第二极化特性,例如垂直极化和水平极化特性,另一个边射天线722具备第一极化或第二极化特性,例如垂直极化特性或水平极化特性。可以理解的是,边射天线722也可以为1个或3个以上,本申请对边射天线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在基板721的延伸面上彼此间隔排布。其中,端射天线723的主辐射方向为第二辐射方向,端射天线723沿第二辐射方向自基板721向外辐射。第二辐射方向不同于第一辐射方向。例如,第二辐射方向为平行于基板721的方向。端射天线723的主辐射方向为平行于基板721的方向,端射天线723的天线孔径(图未标)平行于基板721的厚度方向。此时,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。每一端射天线723可均具备双极化特性,每一端射天线723可同时具备第一极化和第二极化特性,其中,第一极化方向不同于第二极化方向,以实现天线模组720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性,满足5G信号传输的要求。例如,第一极化为垂直极化,第二极化为水平极化,此时每一端射天线723可同时具备垂直极化和水平极化特性。
在其他一些实施方式中,两个端射天线723可均具备第一极化特性,例如垂直极化特性,或者,两个端射天线723可均具备第二极化特性,例如水平极化特性,或者,一个端射天线723具备第一极化特性,例如垂直极化特性,另一个端射天线723具备第二极化特性,例如水平极化特性,或者,一个端射天线723同时具备第一极化和第二极化特性,例如垂直极化和水平极化特性,另一个端射天线723具备第一极化或第二极化特性,例如垂直极化特性或水平极化特性。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,例如靠近通讯设备1000的顶部内边缘,一个天线模组720设于通讯设备1000的左侧,例如靠近通讯设备1000的左侧内边缘,一个天线模组720设于通讯设备1000的底部,例如靠近通讯设备1000的底部内边缘,一个天线模组720设于通讯设备1000的右侧,例如靠近通讯设备1000的右侧内边缘。在一个实施例中,靠近内边缘可以是距离内边缘0.2mm至1mm的范围内。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和图6,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,图6是图5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包括三个天线模组720,三个天线模组720均固接于电路板300。具体的,一个天线模组720固接于电路板300的左侧,一个天线模组720固接电路板300的右侧,一个天线模组720固接电路板300的顶侧。
在其他一些实施方式中,三个天线模组720也可以固接于电路板300的其他位置,或者,一个或两个或三个天线模组720可以与电路板300一体成型,此时,部分电路板300形成一个或两个或三个天线模组720,或者,一个或两个或三个天线模组720的基板721为电路板300的一部分,天线模组720封装于电路板300,或者,一个或两个或三个天线模组720的基座721分布于壳体100的内侧,且与电路板300电连接。
接下来,为了便于理解,将三个天线模组720分别命名为第一天线模组720a、第二天线模组720b和第三天线模组720c,对三个天线模组720的结构进行具体说明。
第一天线模组720a固接于电路板300的左侧。例如,第一天线模组720a固接于电路板300的左周面300a,或者,第一天线模组720a设置于电路板300与边框110之间。在其他一些实施方式中,第一天线模组720a也可以固接于电路板300的正面300b或者背面300c,或者,第一天线模组720a设置于电路板300与显示模组200或后盖120之间。
第一天线模组720a包括四个边射天线722(如图3所示)。第一天线模组720a的四个边射天线722沿第一天线模组720a的基板721(如图3所示)的长度方向彼此间隔排布。其中,第一天线模组720a的四个边射天线722的天线孔径701均朝向边框110的左侧,用以发射和/或接收平行于第一天线模组720a的基板721的毫米波信号。其中,第一天线模组720a的每一边射天线722均同时具备第一极化和第二极化特性。示例性的,第一极化为水平极化,第二极化为垂直极化,此时,第一天线模组720a的每一边射天线722均具备双极化特性,以实现第一天线模组720a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性,满足5G信号传输的要求。
第二天线模组720b固接于电路板300的右侧。具体的,第二天线模组720b固接于电路板300的右周面300d,或者,第二天线模组720b设置于电路板300与边框110之间。在其他一些实施方式中,第二天线模组720b也可以固接于电路板300的正面300b或者背面300c,或者,第二天线模组720b设置于电路板300与显示模组200或后盖120之间。
第二天线模组720b与第一天线模组720a的结构相同。第二天线模组720b的四个边射天线722沿第二天线模组720b的基板721的长度方向彼此间隔排布。其中,第二天线模组720b的四个边射天线722的天线孔径701均朝向边框110的右侧,用以发射和/或接收平行于第二天线模组720b的基板721的毫米波信号。其中,第二天线模组720b的每一边射天线722均同时具备第一极化和第二极化特性。示例性的,第一极化为水平极化,第二极化为垂直极化,此时,第二天线模组720b的每一边射天线722均具备双极化特性,以实现第二天线模组720b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性,满足5G信号传输的要求。
一种实施方式中,边框110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,第一天线模组720a的边射天线722和第二天线模组720b的边射天线722均可正常发射和/或接收毫米波信号,保证第一天线模组720a的边射天线722和第二天线模组720b的边射天线722的正常工作。
在其他一些实施方式中,边框110包括主体部分及与主体部分固接的第一辅助部分和第二辅助部分(图未示)。主体部分可采用金属材料制成,或者,可采用金属材料和非金属材料复合而成。主体部分可设有第一通孔和第二通孔,第一通孔和第二通孔均沿主体部分贯穿主体部分。第一辅助部分和第二辅助部分均采用非金属材料制成。第一辅助部分嵌设于第一通孔,第二辅助部分嵌设于第二通孔。换言之,边框110可采用金属材料和非金属材料复合而成。此时,第一天线模组720a的边射天线722与第一辅助部分相对设置,且可通过第一辅助部分发射和/或接收毫米波信号。第二天线模组720b的边射天线722与第二辅助部分相对设置,且可通过第二辅助部分发射和/或接收毫米波信号。
第三天线模组720c固接于电路板300的顶侧。具体的,第三天线模组720c固接于电路板300的背面300c,或者,第三天线模组720c设置于电路板300与后盖120之间。在其他一些实施方式中,第三天线模组720c也可以固接于电路板300的正面300b或者电路板300的前周面300e,或者,第三天线模组720c设置于电路板300与显示模组200或边框110之间。
第三天线模组720c的结构与第一天线模组720a的结构相同。换言之,三个天线模组720的结构相同。第三天线模组720c的四个边射天线722沿第三天线模组720c的基板721的长度方向彼此间隔排布。其中,第三天线模组720c的四个边射天线722的天线孔径701均朝向后盖120,用以发射和/或接收平行于第三天线模组720c的基板721的毫米波信号。其中,第三天线模组720c的每一边射天线722均同时具备第一极化和第二极化特性。示例性的,第一极化为垂直极化,第二极化为水平极化,此时,第三天线模组720c的每一边射天线722均具备双极化特性,以实现第三天线模组720c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性,满足5G信号传输的要求。
一种实施方式中,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,第三天线模组720c的边射天线722可正常发射和/或接收毫米波信号,保证第三天线模组720c的边射天线722的正常工作。
在其他一些实施方式中,后盖120包括主体部分和与主体部分固接的辅助部分。主体部分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,主体部分可设有通孔,通孔可沿主体部分的厚度方向延伸,或者,沿主体部分的厚度方向贯穿主体部分。辅助部分嵌设于通孔内,辅助部分采用非金属材料制成。换言之,后盖可采用金属材料和非金属材料复合而成。此时,第三天线模组720c的边射天线722与辅助部分相对设置,且可通过辅助部分发射和/或接收毫米波信号。
可以理解的是,第三天线模组720c的四个边射天线722的天线孔径701也可以均朝向显示模组300。可以理解的是,由于显示模组300基本上都采用非金属材料制成,显示模组300不会对电磁波的传输造成干扰,第三天线模组720c的四个边射天线722可通过显示模组300正常发射和/或接收毫米波信号。
请参阅图7和图8,图7是图5所示通讯设备1000中天线模组720的结构示意图,图8是图7所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图8仅示出了天线模组720的部分基板721。
为方便后文说明,示例性的将图7中天线模组720的长度方向定义为X轴方向,天线模组720的宽度方向定义为Y轴方向,天线模组720的高度方向定义为Z轴方向,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包括顶面7211、底面7212和接地面7213。顶面7211和底面7212相背设置,例如,顶面7211和底面7212平行。一种实施方式中,基板721包括接地层721a,接地层721a位于顶面7211和底面7212之间,例如,接地层721a与顶面7211和底面7212平行。接地层721a朝向顶面7211为接地面7213。接地面7213位于顶面7211和底面7212之间,例如,接地面7213与顶面7211和底面7212平行设置。在一个实施例中,顶面7211、底面7212和接地面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。
四个边射天线722埋设于基板721的内部。本实施例中,四个边射天线722的结构相同。四个边射天线722的辐射单元组均与接地面7213在Z轴方向上彼此间隔,且沿X轴方向彼此间隔排布。具体的,四个边射天线722的天线孔径701均朝向顶面7211。其中,边射天线722具有中心线O-O,边射天线722的辐射单元相对中心线O-O旋转对称。相邻两个边射天线722的中心线O-O之间的距离D足够大,以防止相邻两个边射天线722之间发生信号干扰。其中,D在0.4λ至0.6λ之间,λ为边射天线722的工作频段的中心频率点所对应的波长。示例性的,D为0.5λ。此时,相邻两个边射天线722的中心线O-O之间的距离可D为4.5mm。
需要说明的是,本申请实施例提及的中心和对称等关于相对位置关系的限定词,均是针对当前工艺水平而言的,而不是数学意义上绝对严格的定义,允许存在少量偏差,近似于中心和近似于对称均可。例如,A的中心位置包括A的几何中心位置或者靠近A的几何中心的位置,A和B相对于C对称,包括A和B相对于C对称和近似于对称两种情况。
此外,天线模组720还包括寄生地枝节724和隔离墙725,寄生地枝节724和隔离墙725均埋设于基板721的内部。寄生地枝节724和隔离墙725均与接地面7213连接。至少部分寄生地枝节724和至少部分隔离墙725均与接地面7213在Z轴方向上彼此间隔。其中,寄生地枝节724和隔离墙725可与基板721在同一工艺下形成,寄生地枝节724和隔离墙725可在基板721的制备工艺中同时形成,以简化天线模组720的制备工艺。
示例性的,寄生地枝节724有十六个,隔离墙725有六个。具体的,每四个寄生地枝节724环绕一个边射天线722间隔排布。其中,十六个寄生地枝节724形成第一寄生地枝节组(图未标)和第二寄生地枝节组(图未标)。第一寄生地枝节组和第二寄生地枝节组沿Y轴方向间隔排布。第一寄生地枝节组和第二寄生地枝节组的八个寄生地枝节724均沿X轴方向间隔排布。
寄生地枝节724包括寄生层7241、第一寄生件7242和第二寄生件(图未示)。寄生层7241有多层,多层寄生层7241沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,寄生层7241可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。第一寄生件7242有多个,每一第一寄生件7242连接于相邻两层寄生层7241之间,以实现多层寄生层7241之间的连接。第二寄生件连接于寄生层7241和接地面7213之间,以实现寄生地枝节724与接地面7213之间的连接,实现寄生地枝节724的接地。
此外,多层寄生层7241包括多层第一寄生层7241和多层第二寄生层7241,多层第一寄生层7241均位于多层第二寄生层7241朝向顶面7211的一侧。多层第一寄生层7241的形状和大小均相同。第一寄生层7241的面积小于第二寄生层7241的面积。第一寄生层7241在第二寄生层7241的投影位于第二寄生层7241内。应当理解的是,第一寄生层7241和第二寄生层7241的形状并不仅限于图8所示的矩形,也可以为其他多边形或者异形。
多层第二寄生层7241的形状和大小均相同。每一第二寄生层7241均设有缺口7243,缺口7243均沿第二寄生层7241的厚度方向贯穿第二寄生层7241。具体的,缺口7243设于第二寄生层7241朝向边射天线722的一端,且贯穿第二寄生层7241的周面,以增大寄生地枝节724与边射天线722之间的距离,防止寄生地枝节724影响边射天线722的正常工作。应当理解的是,缺口7243的形状并不仅限于图8所示的矩形,也可以为其他多边形或者异形。在其他一些实施例中,第二寄生层7241也可以不设计缺口7243,只要寄生地枝节724与边射天线722之间的距离足够大,且寄生地枝节724的存在不影响边射天线722的工作即可。
一种实施方式中,寄生地枝节724可与基板721在同一工艺下形成,寄生地枝节724可在基板721的制备工艺中同时形成,以简化天线模组720的制备工艺。具体的,基板721设有第一寄生孔和第二寄生孔(图未示)。第一寄生孔有多个,每一第一寄生孔连通相邻两层寄生层7241。其中,第一寄生孔为过孔或埋孔。每一第一寄生件7242位于一个第一寄生孔,以连接相邻两层寄生层7241。示例性的,第一寄生件7242可为采用金属材料填充于第一寄生孔以形成的实心金属柱,或者,第一寄生件7242可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第一寄生孔的孔壁以形成的金属层。
第二寄生孔连通寄生层7241和接地面7213。其中,第二寄生孔为过孔或埋孔。第二寄生件位于第二寄生孔,以连接寄生层7241和接地面7213。示例性的,第二寄生件可为采用金属材料填充于第二寄生孔以形成的实心金属柱,或者,第二寄生件可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第二寄生孔的孔壁以形成的金属层。
六个隔离墙725形成第一隔离墙组(图未标)和第二隔离墙组(图未标)。第一隔离墙组和第二隔离墙组沿Y轴方向间隔排布。第一隔离墙组和第二隔离墙组的三个隔离墙725均沿X轴方向间隔排布。具体的,第一隔离墙组的每一隔离墙725均位于相邻两个边射天线722之间,且固接于第一寄生地枝节组中相邻的两个寄生地枝节724之间。第二隔离墙组的每一隔离墙725均位于相邻两个边射天线722之间,且固接于第二寄生地枝节组中相邻的两个寄生地枝节724之间。示例性的,隔离墙725可采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成。
其中,寄生地枝节724和隔离墙725用于隔离相邻两个边射天线722,以防止相邻两个边射天线722之间发生信号干扰,保证天线模组720的边射天线722的正常工作。在其他一些实施例中,天线模组720中寄生地枝节724的数量可以小于十六个,也可以大于十六个,或者,天线模组720中隔离墙725的数量可以小于六个,也可以大于六个,本申请对天线模组720中寄生地枝节724和隔离墙725的数量不作具体限定。
请参阅图9,图9是图8所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图9仅示出了天线模组720的部分基板721和一个边射天线722。
边射天线722包括辐射单元组10、接地单元组20、第一激励单元30和第二激励单元40。其中,边射天线722为具有双极化特性的磁电偶极子(magneto electric dipole)天线。第一激励单元30用于激励辐射单元组10产生沿第一方向的电场,进而激励边射天线722产生第一极化辐射。第二激励单元40用于激励辐射单元组10产生沿第二方向的电场,进而激励边射天线722产生第二极化辐射。应当理解的是,本申请实施例所提及的第一方向是指Y轴方向,第二方向是指X轴方向。示例性的,Y轴方向是指垂直方向,X轴方向是水平方向,此时,第一极化是指垂直极化,第二极化是指水平极化。
辐射单元组10相对于中心线O-O中心对称。辐射单元组10包括四个辐射体11,四个辐射体11彼此间隔排布。其中,四个辐射体11分别为第一辐射体11a、第二辐射体11b、第三辐射体11c和第四辐射体11d。第一辐射体11a和第四辐射体11d彼此相对设置,且相对中心线O-O对称。第二辐射体11b和第三辐射体11c分别位于第一辐射体11a的相对两侧,且相对中心线O-O对称。
一种实施方式中,辐射单元组10包括第一辐射单元10a和第二辐射单元10b,第一辐射单元10a和第二辐射单元10b沿第一方向间隔排布,第一辐射单元10a和第二辐射单元10b之间形成沿第二方向延伸的第一间隙101。第一辐射单元10a设有与第一间隙101连通的第一子间隙102,第二辐射单元10b设有与第一间隙101连通的第二子间隙103,第一子间隙102和第二子间隙103均沿第一方向延伸。
其中,第一辐射单元10a包括沿第二方向间隔排布的第一辐射体11a和第二辐射体11b,第一辐射体11a和第二辐射体11b之间形成第一子间隙102。第二辐射单元10b包括沿第二方向间隔排布的第三辐射体11c和第四辐射体11d,第三辐射体11c和第四辐射体11d之间形成第二子间隙103。需要说明的是,第一间隙101为立体间隙结构,不仅包括第一辐射单元10a和第二辐射单元10b之间的空间,还包括位于第一辐射单元10a和第二辐射单元10b朝向接地面7213一侧的空间和背离接地面7213一侧的空间。后文中提及的间隙可做相同理解。
此外,第一辐射体11a和第三辐射体11c之间形成沿第二方向延伸的第三子间隙104,第二辐射体11b和第四辐射体11d之间形成第四子间隙105。第一间隙101包括第三子间隙104、第四子间隙105和第五子间隙106,第五子间隙106连通第三子间隙104和第四子间隙105。此外,第五子间隙106还连通第一子间隙102和第二子间隙103。第一子间隙102、第二子间隙103和第五子间隙106形成沿第一方向延伸的第二间隙107。第二间隙107与第一间隙101部分共用。其中,第二间隙107与第一间隙101共用第五子间隙106。
需要说明的是,第二间隙107为立体间隙结构,不仅包括第三辐射单元10c和第四辐射单元10d之间的空间,还包括位于第三辐射单元10c和第四辐射单元10d朝向接地面7213的空间和背离接地面7213的空间。
在其他一些实施例中,第一辐射单元10a还包括第一辅助辐射体(图未示),第一辅助辐射体连接于第一辐射体11a和第二辐射体11b之间,第一辐射体11a、第二辐射体11b和第一辅助辐射体形成第一子间隙102。第二辐射单元10b还包括第二辅助辐射体(图未示),第二辅助辐射体连接于第三辐射体11c和第四辐射体11d之间,第三辐射体11c、第四辐射体11d和第二辅助辐射体形成第二子间隙103。此时,边射天线722仅有第一激励单元30,第一激励单元30激励第一辐射单元10a和第二辐射单元10b产生沿第一方向的电场,以使边射天线722产生单极化辐射,此时,边射天线722仅具有单极化特性。
本实施例中,四个辐射体11均为金属层。四个辐射体11位于同一平面,且均平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,辐射体11与接地面7213之间的间距为H,边射天线722的剖面高度(又称净空高度)为H,H<H0。
一些实施方式中,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的一层金属层形成辐射单元组10的四个辐射体11。换言之,辐射单元组10的四个辐射体11可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺。
请一并参阅图10,图10是图9所示边射天线722中辐射体11的俯视结构示意图。
本实施例中,四个辐射体11的结构相同,四个辐射体11排布呈四叶草形。具体的,每一辐射体11均呈心形。辐射体11具有中心线O/-O/,辐射体11相对中心线O/-O/镜像对称。辐射体11具有第一边缘点A1、第二边缘点A2、第三边缘点B和第四边缘点C。第三边缘点B和第四边缘点C均位于中心线O/-O/,第一边缘点A1和第二边缘点A2相对于中心线O/-O/镜像对称。应当理解的是,本申请实施例所提及的结构相同,是指形状和大小相同。
其中,辐射体11具有两个外边缘(图10所示111和112)和两个内边缘(图10所示113和114)。需要说明的是,本申请实施例所提及的方位词“内”和“外”是以图9结构所示方位进行的描述,以靠近中心线O-O为内,以远离中心线O-O为外,后文所提及的方位词“内”和“外”可做相同理解。此时,辐射体11的内边缘是辐射体11用以形成第一间隙101或第二间隙102的边缘。具体的,辐射体11的两个外边缘分别为第一外边缘111和第二外边缘112,辐射体11的两个内边缘分别为第一内边缘113和第二内边缘114。第一边缘点A1和第四边缘点C分别为第一外边缘111的两个端点,第一边缘点A1和第四边缘点C之间的边缘线形成第一外边缘111。第二边缘点A1和第四边缘点C分别为第二外边缘112的两个端点,第二边缘点A1和第四边缘点C之间的边缘线形成第二外边缘112。第一外边缘111和第二外边缘112均为椭圆弧线,且相对于中心线O/-O/镜像对称。其中,第一外边缘111和第二外边缘112的半长轴均为a1,半短轴为b1。第一外边缘111和第二外边缘112的长度均为L1。
第一边缘点A1和第三边缘点B分别为第一内边缘113的两个端点,第一边缘点A1和第三边缘点B之间的边缘线形成第一内边缘113。第二边缘点A1和第三边缘点B分别为第二内边缘114的两个端点,第二边缘点A1和第三边缘点B之间的边缘线形成第二内边缘114。第一内边缘113和第二内边缘114均为椭圆弧线,且相对于中心线O/-O/镜像对称。其中,第一内边缘113和第二内边缘114的半长轴均为a2,半短轴为b2。第一内边缘113和第二内边缘114的长度均为L2。
请一并参阅图11,图11是图9所示边射天线722中辐射单元组10的俯视结构示意图。
辐射单元组10具有四个子间隙,每一子间隙均位于相邻两个辐射体11之间,相邻的两个辐射体11之间的间隔形成一个子间隙。沿每一子间隙的内侧向外侧的方向上,沿中心线O-O向辐射单元组10的边缘的方向上,每一子间隙的宽度均越来越大,以提高边射天线722的阻抗匹配,改善边射天线722的频宽。
其中,四个子间隙分别为第一子间隙102、第二子间隙103、第三子间隙104和第四子间隙105。具体的,第一辐射体11a和第二辐射体11b之间形成第一子间隙102,第一辐射体11a和第三辐射体11c之间形成第三子间隙104,第三辐射体11c和第四辐射体11d之间形成第二子间隙103,第四辐射体11d和第二辐射体11b之间形成第四子间隙105。
示例性的,第三辐射体11c和第四辐射体11d的第三边缘点B之间的距离为W1,第三辐射体11c和第四辐射体11d的第二边缘点A2之间的距离为W2,W2大于W1。应当理解的是,辐射体11的第一内边缘113和第二内边缘114并不仅限于图示的椭圆弧形,也可以为圆弧形或者直线形。在其他一些实施例中,自中心线O-O向辐射单元组10的边缘的方向上,相邻两个辐射体11之间的距离也可以不发生变化,此时,W2等于W1,本申请对此不作具体限定。
请参阅图12和图13,图12是图9所示天线模组720的部分结构示意图,图13是图9所示天线模组720的部分结构示意图。其中,图12所示天线模组720中边射天线722仅示出了接地单元组20,图13所示天线模组720中边射天线722仅示出了辐射单元组10和接地单元组20。
接地单元组20连接于辐射单元组10和接地面7213之间。接地单元组20相对于中心线O-O中心对称。接地单元组20包括四个接地枝节21,四个接地枝节21环绕中心线O-O,且彼此间隔排布。其中,四个接地枝节21的结构相同。每一接地枝节21固接于一个辐射体11。具体的,每一接地枝节21均固接于一个辐射体11靠近中心线O-O的一侧。每一接地枝节21均固接于一个辐射体11靠近第三边缘点B(如图10所示)的一侧。
其中,四个接地枝节21分别为第一接地枝节21a、第二接地枝节21c、第三接地枝节21b和第四接地枝节21d。第一接地枝节21a、第二接地枝节21c、第三接地枝节21b和第四接地枝节21d环绕中心线O-O排布呈矩形或方形(允许存在少许偏差,大致呈矩形或方形也可)。第一接地枝节21a的一端连接于第一辐射体11a靠近第二辐射体11b的一侧,另一端连接于接地面7213。第二接地枝节21c的一端连接于第二辐射体11b靠近第一辐射体11a的一侧,另一端连接于接地面7213。第三接地枝节21b的一端连接于第三辐射体11c靠近第四辐射体11d的一侧,另一端连接于接地面7213。第四接地枝节21d的一端连接于第四辐射体11d靠近第三辐射体11c的一侧,另一端连接于接地面7213。
一种实施方式中,接地单元组20包括第一接地单元20a和第二接地单元20b,第一接地单元20a和第二接地单元20b沿第一方向间隔排布。其中,第一接地单元20a和第二接地单元20b分别位于第一间隙101的相对两侧。第一接地单元20a的一端连接于第一辐射单元10a靠近第二辐射单元10b的一侧,另一端连接接地面7213。第二接地单元20b的一端连接于第二辐射单元10b靠近第一辐射单元10a的一侧,另一端连接接地面7213。其中,第一接地单元20a包括沿第二方向间隔排布的第一接地枝节21a和第二接地枝节21c,第二接地单元20b包括沿第二方向间隔排布的第三接地枝节21b和第四接地枝节21d。
请一并参阅图14,图14是图13所示结构沿A-A处剖开的剖面结构示意图。其中,沿“A-A处剖开”是指沿A-A线所在的平面剖开,后文中类似的描述可做相同理解。
接地枝节21包括依次连接的第一部分211、第二部分212和第三部分213。第一部分211位于第二部分212背离接地面7213的一侧。第一部分211远离第二部分212的一端连接辐射体11。第三部分213位于第二部分21朝向接地面7213的一侧。沿第三方向上,第一部分211和第三部分213错位设置。第三部分213远离第二部分212的一端连接接地面7213。其中,第一部分211和第三部分213之间的错位距离为w1。第三方向不同于第一方向和第二方向。示例性的,第三方向为Z轴方向。
在其他一些实施方式中,第一部分211和第三部分213也可以部分错位。需要说明的是,第一部分211和第三部分213完全错位是指,第一部分211和第三部分213在接地面7213的投影不重合。可以理解的是,第一部分211和第三部分213部分错位是指,第一部分211和第三部分213在接地面7213的投影部分重合。
第一部分211连接于第二部分212靠近中心线O-O的一端。第一部分211包括第一接地层214、第一连接件215、第二连接件216和第三连接件217。第一接地层214有多层,多层第一接地层214沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第一接地层214可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。应当理解的是,第一接地层214的形状并不仅限于图12所示的矩形,也可以为其他多边形或者异形。
一种实施方式中,第一接地层214均设有缺口214a,缺口214a沿第一接地层214的厚度方向贯穿第一接地层214。其中,缺口214a设于第一接地层214背离中心线O-O的一端,且贯穿第一接地层214的周面。缺口214a的存在用以避免接地枝节21阻抗的剧烈变化,提高边射天线722的阻抗匹配。
第一连接件215连接于辐射单元组10的辐射体11和第一接地层214之间,以实现接地单元组20的接地枝节21与辐射单元组10的辐射体11之间的连接。其中,第一连接件215的宽度为w2。第二连接件216有多个,每一第二连接件216连接于相邻两层第一接地层214之间,实现多层第一接地层214之间的连接。其中,多个第一接地层214、第一连接件215和多个第二连接件217的高度和为h1。第三连接件217连接于第一接地层214和第二部分212之间,以实现接地枝节21与第二部分212之间的连接。其中,第三连接件217的宽度为w3,高度h2。
其中,多层第一接地层214可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺。具体的,基板721设有第一连接孔、第二连接孔和第三接地孔(图未示)。第一连接孔连通辐射体11和第一接地层214。其中,第一连接孔为过孔或埋孔。示例性性的,第一连接孔贯穿辐射体11。在其他一些实施方式中,第一连接孔也可以不贯穿辐射体11。第一连接件215位于第一连接孔,以连接辐射体11和第一接地层214。示例性的,第一连接件215可为采用金属材料填充于第一连接孔以形成的实心金属柱,或者,第一连接件215可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第一连接孔的孔壁以形成的金属层。
第二连接孔有多个,每一第二连接孔均连通相邻两个第一接地层214。其中,第二连接孔为过孔或埋孔。示例性的,第二连接孔不贯穿第一接地层214。在其他一些实施方式中,第二连接孔也可以贯穿第一接地层214。具体的,每一第二连接件216位于一个第二连接孔,以连接相邻两层第一接地层214。示例性的,第二连接件216可为采用金属材料填充于第二连接孔以形成的实心金属柱,或者,第二连接件216可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第二连接孔的孔壁以形成的金属层。
第三接地孔连通第一接地层214和第二部分212。其中,第三接地孔为过孔或埋孔。示例性的,第三接地孔未贯穿第二部分212。在其他一些实施例中,第三接地孔也可以贯穿第二部分212。具体的,第三连接件217位于第三接地孔,以连接第一接地层214和第二部分212。示例性的,第三连接件217可为采用金属材料填充于第三接地孔以形成的实心金属柱,或者,第三连接件217可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第三接地孔的孔壁以形成的金属层。
第二部分212平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,第二部分212与接地面7213之间的距离为h3,第二部分212的宽度为w1。一种实施方式中,第二部分212可为金属层。此时,基板721的一层金属层形成第二部分212。换言之,第二部分212可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺。
第三部分213连接于第二部分212远离中心线O-O的一端。第三部分213包括第二辐射层218、第四连接件219和第五连接件2110。第二辐射层218位于第二部分212与接地面7213之间。其中,第二辐射层218可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。应当理解的是,第二辐射层218的形状并不仅限于图12所示的矩形,也可以为其他多边形或者异形。第四连接件219连接于第二部分212和第二辐射层218之间,以实现第三部分213与第二部分212的连接。第五连接件2110连接于第二辐射层218与接地面7213之间,以实现接地枝节21的接地。
其中,第二辐射层218可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺。具体的,基板721设有第四连接孔和第五连接孔(图未示)。第四连接孔连通第二部分212和第二辐射层218。其中,第四连接孔为过孔或埋孔。示例性的,第四连接孔未贯穿第二部分212和第二辐射层218。在其他一些实施方式中,第四连接孔也可以贯穿第二部分212,或者,第四连接孔也可以贯穿第二接地枝节218。第四连接件219位于第四连接孔,以连接第二部分212和第二辐射层218。示例性的,第四连接件219可为采用金属材料填充于第四连接孔以形成的实心金属柱,或者,第四连接件219可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第四连接孔的孔壁以形成的金属层。
第五连接孔连通第二辐射层218和接地面7213。其中,第五连接孔为过孔或埋孔。示例性的,第五连接孔不贯穿第二辐射层218,且贯穿接地层721a。在其他一些实施方式中,第五连接孔也可以贯穿第二辐射层218,或者,第五连接孔也可以不贯穿接地层721a。具体的,第五连接件2110位于一个第五连接孔,以连接第二辐射层218和接地面7213。示例性的,第五连接件2110可为采用金属材料填充于第五连接孔以形成的实心金属柱,或者,第五连接件2110可为采用金属材料部分覆盖或完全覆盖第五连接孔的孔壁以形成的金属层。
请参阅图15和图16,图15是图9所示天线模组720的部分结构示意图,图16是图15所示结构沿B-B处剖开的剖面结构示意图。其中,图15所示天线模组720中边射天线722仅示出了辐射单元组10、接地单元组20和第一激励单元30,图16所示天线模组720中边射天线722仅示出了第一激励单元30。
第一激励单元30位于第二间隙107。第一激励单元30为第一极化激励单元,用于激励第一辐射单元10a和第二辐射单元10a产生沿第一方向的电场。第一激励单元30包括第一馈电结构31和第一延伸枝节32,第一馈电结构31和第一延伸枝节32沿第一方向间隔排布。第一馈电结构31包括与馈源连接的第一馈入端31a。具体的,第一馈入端31a与收发芯片710(如图2所示)的射频口电连接,以实现与馈源的连接。其中,第一馈电结构31经第一馈线51电连接收发芯片710的射频口。示例性的,第一馈线51可为微带线。第一延伸枝节32位于第一馈电结构31靠近第一馈入端31a的一侧。第一延伸枝节32包括靠近第一馈入端31a的第一接地端32a,第一接地端32a与接地面7213电连接。其中,第一延伸枝节32的第一接地端32a与接地层721a电连接,以实现接地。
第一馈电结构31呈“Γ”型。第一馈电结构31包括依次连接的第一馈入部分311、第一馈电部分312和第一辅助部分313。第一馈入部分311和第一辅助部分313均位于第一馈电部分312朝向接地面7213的一侧。第一馈入部分311和第一辅助部分313沿第一方向彼此间隔。其中,第一馈电部分312沿第一方向延伸,第一馈入部分311和第一辅助部分313均沿第三方向延伸,第一馈入部分311连接馈源,以实现第一馈电结构31的馈电。
第一馈入部分311连接于第一馈电部分312靠近第一延伸枝节32的一侧。其中,第一馈入部分311远离第一馈电部分312的一端为第一馈入端31a。具体的,第一馈入部分311的一端连接于第一馈电部分312靠近第一延伸枝节32的一端,另一端连接于第一馈线51,以实现第一馈电结构31与第一馈线51的电连接。其中,第一馈入部分311位于第一子间隙102。具体的,接地层721a设有第一通孔721b,第一通孔721b沿接地层721a的厚度方向贯穿接地层721a。第一馈入部分311的另一端穿过第一通孔721b连接于第一馈线51。
第一馈入部分311的结构与接地枝节21的结构大致相同。第一馈入部分311包括接入层314和接入件。接入层314可以有多层,多层接入层314沿第三方向彼此间隔排布。其中,接入层314可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。接入件可以有多个,多个接入件315、多个接入件316和接入件317沿第三方向彼此间隔排布,并依次连接于第一馈电部分312、多层接入层314和第一馈线51之间,以实现第一馈入部分311与第一馈电部分312之间的连接,以及第一馈入部分311与第一馈线51之间的连接。
一种实施方式中,第一馈入部分311的多层接入层314可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺,基板中金属层的制备工艺与前述类似,此处不再赘述。
第一馈电部分312沿第一方向跨过第一间隙101。部分第一馈电部分312位于第一子间隙102,部分第一馈电部分312位于第一间隙101,部分第一馈电部分312位于第二子间隙103。其中,部分第一馈电部分312位于第五子间隙106。具体的,第一馈电部分312平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,第一馈电部分312与接地面7213之间的距离为H1,第一馈电部分312的宽度为w4。示例性的,第一馈电部分312可与辐射体11位于同一平面。此时,H1=H。在其他一些实施例中,第一馈电部分312可以不与辐射体11位于同一平面,第一馈电部分312可以位于辐射体11背离接地面7213的一侧,也可以位于辐射体11朝向接地面7213的一侧。
一种实施方式中,基板721的一层金属层形成第一馈电部分312。
第一辅助部分313的一端连接于第一馈电部分312远离第一延伸枝节32的一端,另一端沿第三方向延伸。具体的,第一辅助部分313位于第二子间隙103。其中,第一辅助部分313的高度为H2,H2<H1。
第一辅助部分313的结构与接地枝节21的结构大致相同。第一辅助部分313包括辅助层和辅助件。辅助层318可以有多层,多层辅助层318沿第三方向彼此间隔排布。其中,辅助层318可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。辅助件319可以有多个。辅助件319连接于第一馈电部分312和辅助层318之间。辅助件3110连接于相邻两层辅助层318之间。
一种实施方式中,第一辅助部分313的多层辅助层318可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺,基板中金属层的制备工艺与前述类似,此处不再赘述。
第一延伸枝节32呈“冂”型。第一延伸枝节32位于第一子间隙102。具体的,第一延伸枝节32位于第一馈入部分311背离第一辅助部分313的一侧,且与第一馈入部分311间隔排布。其中,第一延伸枝节32与第一馈电结构31之间的距离为w5。第一延伸枝节32包括依次连接的第一接地部分321、第一延伸部分322和第二延伸部分323。第一接地部分321和第二延伸部分323均位于第一延伸部分322朝向接地面7213的一侧。第一接地部分321和第二延伸部分323沿第一方向彼此间隔。
第一接地部分321连接于第一延伸部分322靠近第一馈电结构31的一侧,第一接地部分321背离第一延伸部分322的一端为第一接地端32a。其中,第一接地部分321靠近第一馈入部分311。具体的,第一接地部分321的一端连接于第一延伸部分322靠近第一馈电结构31的一侧,另一端连接于接地面7213,以实现第一延伸枝节32的接地。
第一接地部分321的结构与接地枝节21的结构大致相同。第一接地部分321包括接地层和接地件。接地层324有多层,多层接地层324沿第三方向彼此间隔排布。其中,接地层324可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。接地件可以有多个,多个接地件325、多个接地件326和接地件327沿第三方向彼此间隔排布,并依次连接于第一延伸部分322、多个接地层324和接地面7213之间,以实现第一接地部分321与第一延伸部分322之间的连接,以及第一接地部分321与接地面7213之间的连接。
一种实施方式中,第一接地部分321的多层接地层324可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺,基板中金属层的制备工艺与前述类似此处不再赘述。
第一延伸部分322沿第一方向延伸。其中,第一延伸部分322位于第一辐射体11a和第二辐射体11b之间,且与第一辐射体11a和第二辐射体11b彼此间隔。具体的,第一延伸部分322平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第一延伸部分322与接地面7213之间的距离为H3,第一延伸部分322的宽度为w6。示例性的,第一延伸部分322可与第一馈电部分312位于同一平面,且与第一馈电部分312沿第一方向彼此间隔排布。此时,H3=H1。
一种实施方式中,基板721的一层金属层形成第一延伸部分322。
第二延伸部分323连接于第一延伸部分322背离第一馈电结构32的一侧。具体的,第二延伸部分323的一端连接于第一延伸部分322远离第一馈电结构31的一端,另一端沿第三方向延伸。其中,第二延伸部分323的高度为H4,H4小于H3。
第二延伸部分323包括第一延伸层328、第一延伸件329和第二延伸件3210。第一延伸层328有多层,多层第一延伸层328沿Z轴方向彼此间隔排布。其中,第一延伸层328可为采用铜、银、铝、镁或锡等金属材料制成的金属层。第一延伸件329连接于第一延伸部分322和第一延伸层328之间,以实现第一延伸部分323与第二延伸部分323之间的连接。第二延伸件3210有多个,每一第二延伸件3210连接于相邻两层第一延伸层328之间,实现多层第一延伸层328之间的连接。
一种实施方式中,第二延伸部分323的多层第一延伸层328可与基板721内部的金属层在同一工艺下形成,以简化边射天线722的制备工艺,基板中金属层的制备工艺与前述类似,此处不再赘述。
请参阅图17和图18,图17是图9所示天线模组720的部分结构示意图,图18是图17所示结构沿C-C处剖开的剖面结构示意图。其中,图17所示天线模组720中边射天线722仅示出了辐射单元组10、接地单元组20和第二激励单元40,图18所示天线模组720中边射天线722仅示出了第二激励单元40。
第二激励单元40位于第一间隙101。第二激励单元40为第二极化激励单元,用以激励第一辐射单元10a和第二辐射单元10b产生沿第二方向的电场。第二激励单元40包括第二馈电结构41和第二延伸枝节42,第二馈电结构41和第二延伸枝节42沿第二方向间隔排布。第二馈电结构41与第一馈电结构31交错设置。第二馈电结构41包括与馈源连接的第二馈入端41a。具体的,第二馈入端41a与收发芯片710(如图2所示)的射频口电连接,以实现与馈源的连接。其中,第二馈点结构41经第二馈线52电连接收发芯片710的射频口。示例性的,第二馈线52可为微带线。第二延伸枝节42位于第二馈电结构41靠近第二馈入端41a一侧,第二延伸枝节42包括靠近第二馈入端41a的第二接地端42a,第二接地端42a与接地面7213电连接。其中,第二延伸枝节42的第二接地端42a与接地层721a电连接,以实现接地。
第二馈电结构41呈“Γ”型。第二馈电结构41的结构与第一馈电结构31的结构大致相同。第二馈电结构41包括依次连接的第二馈入部分411、第二馈电部分412和第二辅助部分413,且分别与第一馈电结构31的第一馈入部分311、第一馈电部分312和第一辅助部分313结构相同或相似,此处不再赘述。
第二馈入部分411连接于第二馈电部分412靠近第二延伸枝节42的一侧。其中,第二馈入部分411远离第二馈电部分412的一端为第二馈入端41a。具体的,第二馈入部分411的一端连接于第二馈电部分412靠近第二延伸枝节42的一端,另一端连接于第二馈线52,以实现第二馈电结构41与第二馈线52的电连接。其中,第二馈入部分411位于接地单元组20的第一接地枝节21a和第二接地枝节21c(如图12所示)之间,且与第一接地枝节21a和第二接地枝节21c彼此间隔第三子间隙104。具体的,接地层721设有第二通孔721c,第二通孔721c沿接地层721a的厚度方向贯穿接地层721a。第二馈入部分411的另一端穿过第二通孔721c连接于第二馈线52。其中,第二馈入部分411的结构与第一馈入部分311的结构大致相同,在此不再赘述。
第二馈电部分412位于第一馈电部分312朝向接地面7213的一侧。第二馈电部分412沿第二方向跨过第二间隙102。部分第二馈电部分412位于第三子间隙104,部分第二馈电部分412位于第二间隙102,部分第二馈电部分412位于第四子间隙105。其中,部分第二馈电部分412位于第五子间隙106。具体的,第二馈电部分412平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。其中,第二馈电部分412与接地面7213之间的距离为H5,第二馈电部分412的宽度为w7。此外,H5<H1。在其他一些实施例中,第一馈电部分312也可以位于第二馈电部分412朝向接地面7213的一侧。此时,H5>H1。
第二辅助部分413的一端连接于第二馈电部分412远离第二延伸枝节42的一端,另一端沿第三方向延伸。具体的,第二辅助部分413位于第四子间隙105。其中,第二辅助部分413的高度为H6,H6<H1。其中,第二辅助部分413的结构与第一辅助部分313的结构大致相同,在此不再赘述。
第二延伸枝节42呈“冂”字型。其中,第二延伸枝节42与第一延伸枝节32的结构相同或相似。第二延伸枝节42位于第三子间隙104。具体的,第二延伸枝节42位于第二馈入部分411背离第二辅助部分413的一侧,且与第二馈入部分411间隔排布。其中,第二延伸枝节42与第二馈电结构42之间的距离为w8。第二延伸枝节42包括依次连接的第二接地部分421、第三延伸部分422和第四延伸部分423。第二接地部分421和第四延伸部分423均位于第三延伸部分422朝向接地面7213的一侧。第二接地部分421和第四延伸部分423沿第二方向彼此间隔。
第二接地部分421连接于第三延伸部分422靠近第二馈电结构41的一侧。第二接地部分421远离第三延伸部分422的一端为第二接地端42a。其中,第二接地部分421靠近第二馈入部分311。具体的,第二接地部分421的一端连接于第三延伸部分422靠近第二馈电结构41的一端,另一端固接于接地面7213,以实现第二延伸枝节42的接地。其中,第二接地部分421的结构与第一接地部分321的结构大致相同,在此不再赘述。
第三延伸部分422沿第二方向延伸。其中,第三延伸部分422位于第一辐射体11a和第三辐射体11c之间,且与第一辐射体11a和第三辐射体11c彼此间隔。具体的,第三延伸部分422平行于X-Y轴平面(允许存在少许偏差)。第三延伸部分422与接地面7213之间的距离为H7,第三延伸部分422的宽度为w9。示例性的,第三延伸部分422可与第二馈电部分412位于同一平面,且与第二馈电部分沿第二方向彼此间隔排布。此时,H7=H5。
第四延伸部分423连接于第三延伸部分422背离第二馈电结构42的一侧。具体的,第四延伸部分423的一端连接于第三延伸部分422远离第二馈电结构41的一端,另一端沿第三方向延伸。其中,第四延伸部分423的高度为H8,H8小于H7。其中,第四延伸部分423的结构与第二延伸部分323的结构大致相同,在此不再赘述。
本实施例中,第一激励单元30和第二激励单元40均为耦合电容式激励结构,第一激励单元30和第二激励单元40均采用耦合馈电的方式激励辐射单元组10。应当理解的是,本实施方式所示第一激励单元30和第二激励单元40均在靠近边射天线722的天线孔径701处进行激励,由于天线孔径701处是天线在谐振模式下的高阻抗点,因此第一激励单元30和第二激励单元40采用耦合式馈入的方式激励辐射单元组10,可避免阻抗不匹配造成的损耗,有利于提升边射天线722的辐射效率。
接下来,对本实施例的边射天线722的特性进行具体分析。示例性的,边射天线722的第一激励单元30中,如图16所示,第一馈电结构31中第一馈电部分312与接地面7213之间的距离H1为0.865mm,第一馈电部分312的宽度w4为1.2mm,第一辅助部分313的高度H2为0.13mm。第一延伸枝节32与第一馈电结构31之间的距离w5为0.15mm。第一延伸枝节32中第一延伸部分322与接地面7213之间的距离H3为0.865mm,第一延伸部分322的宽度w6为0.65mm,第二延伸部分323的高度H4为0.74mm。
边射天线722的第二激励单元40中,如图18所示,第二馈电结构41中第二馈电部分412与接地面7213之间的距离H5为0.8mm,第二馈电部分412的宽度w7为1.2mm,第二辅助部分413的高度H6为0.065mm。第二延伸枝节42与第二馈电结构41之间的距离w8为0.15mm,第三延伸部分422的宽度w9为0.65mm,第四延伸部分423的高度H8为0.65mm。
基板721的厚度(图12所示H0)为1.093mm。边射天线722的辐射单元组10中,如图10所示,辐射体11的第一外边缘111和的第二外边缘112的半长轴a1为0.6mm,半短轴b1为0.58mm。辐射体11的第一内边缘113和第二内边缘114的半长轴a2为1.55mm,半短轴b2为0.4mm。如图11所示,第三辐射体11c的第一边缘点A1与第四辐射体11d的第一边缘点A1之间的距离L1为3.5mm,第三辐射体11c的第三边缘点B与第四辐射体11d的第三边缘点B之间的距离W1为0.4mm。
边射天线722的接地单元组20中,如图14所示,辐射体11与接地面7213之间的距离H为0.865mm,第二辐射层218b的宽度w1为0.4mm,第三连接件213a的宽度w2为0.07mm,第四连接件213b的宽度w3为0.14mm。此外,第一部分的高度h1为0.215mm,第二部分的高度h2为0.5mm,第三部分h3的高度为0.15mm。
请参阅图19和图20,图19是图9所示天线模组720中边射天线722的返回损耗系数(S11)曲线图,图20是图19所示返回损耗系数曲线图相对应的史密斯圆图。其中,图19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19中,实线代表边射天线722的第一极化辐射的返回损耗系数曲线,点虚线代表边射天线722的第二极化辐射的返回损耗系数曲线,虚线代表边射天线722的第一极化和第二极化辐射的S21曲线。其中,第一极化为垂直极化,第二极化为水平极化。
从图19中可以看出,边射天线722的工作频带(支援频带)为24.25GHz至42.5GHz,可支持n257、n258、n259、n260和n261,可覆盖5G毫米波全频段。在其他一些实施方式中,边射天线722的工作频段可以支持n257、n258、n259、n260和n261等频带中的一个或多个。
边射天线722的分数带宽(Fractional Bandwidths,FBW)=18.25/33.375=54.7%,本申请实施例所示边射天线722可达到超宽频。此时,在最低操作频率24.25GHz下,边射天线722的反射系数接近-10dB。需要说明的是,第一延伸枝节32和第二延伸枝节42的设置,大大改善了边射天线722在最低操作频率24.25GHz下的反射系数,降低了边射天线722对净空高度的需求。
结合图20的史密斯圆图可知,在最低操作频率24.25GHz的阻抗落在更低频点的频带外,落在23GHz的过高阻抗点强滤波,强制拉近了史密斯原图中心50ohm阻抗点,因此第一延伸枝节32和第二延伸枝节42的设置改善了最低操作频率24.25GHz的阻抗匹配和反射系数。
参阅图19可知,本申请实施例所示边射天线722被有效激励出磁偶电极子的三个基础模式,分别是在第一频段下的电偶极子第一模式(E-dipole 1st mode)、在第二频段下的磁偶极子第一模式(M-dipole 1st mode)以及第三频段下的电偶极子第二模式(E-dipole 2st mode)。其中,第二频段的最小频率点高于第一频段的最大频率点,第三频段的最小频率点高于第二频段的最大频率点。
在电偶极子第一模式下,第一频段所对应的电磁波波长为λ1。此时,边射天线722中,辐射单元组10的第四辐射体11d的第一边缘点A1与第一辐射体11a的第一边缘点A1之间的距离L3(如图11所示)在0.4λ1~0.6λ1之间,例如为0.5λ1。剖面高度(如图14所示)H在0.1λ1至0.2λ1之间,例如为0.12λ1。第一延伸枝节32的长度为H3+w6+H4(如图16所示)之和,H3+w6+H4之和在0.3λ1至0.4λ1之间。第二延伸枝节42的长度为H7+w9+H8(如图18所示),H7+w9+H8之和在0.3λ1至0.4λ1之间。
请一并参阅图21,图21是图9所示天线模组720中边射天线722的部分结构在21GHz下的电流模式图。由图21可知,在频率点为21GHz下,边射天线722上未形成回流电流,边射天线722处于电偶极子第一模式下。此时,电磁波波长λ1为7.6mm。
在磁偶极子第一模式下,第二频段所对应的电磁波波长为λ2。此时,边射天线722中,辐射单元组10的第二辐射体11b的第一边缘点A1与第四辐射体11d的第一边缘点A1之间的距离L4(如图11所示)在0.4λ2~0.6λ2之间,例如为0.5λ2。剖面高度(如图14所示)H在0.2λ2至0.3λ2之间,例如为0.25λ2。
请一并参阅图22,图22是图9所述天线模组720中边射天线722的部分结构在29.5GHz下的电流模式图。由22可知,在频率点29.5GHz下,边射天线722上形成了回流电流,边射天线722处于磁偶极子第一模式下。此时,电磁波波长λ2为5.4mm。
在电偶极子第二模式下,第三频段所对应的电磁波波长为λ3。此时,边射天线722中,辐射单元组10的辐射体11的第一外边缘111和第二外边缘112的长度L1(如图10所示)在0.2λ3至0.3λ3之间,例如为0.25λ3。第一内边缘113和第二内边缘114的长度L2(如图10所示)在0.2λ3至0.3λ3之间,例如为0.25λ3。剖面高度(如图14所示)H在0.2λ3至0.25λ3之间,例如为0.22λ2。示例性的,在电偶极子第二模式下,频率点为40GHz,此时电磁波波长λ3为4.0mm。
由此可知,本申请实施例所示边射天线722具有超宽频的优点,可实现低剖面和双极化的5G毫米波全频段天线设计。
请参阅图23和图24,图23是图9所示天线模组720中边射天线722的效率曲线图,图24是图9所示天线模组720中边射天线722产生第一极化辐射时的效率曲线图以及边射天线722在多个频率点下的辐射场型。其中,图23和图24所示横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为效率参数(单位为dB)。第一极化为垂直极化。
从图23中可以看出,边射天线722在最低频率24.0GHz下的系统增益,均大于6dB,有助于提升边射天线722工作时的信号传输稳定性。从图24中可以看出,在频率点27GHz、39GHz、45GHz、47GHz下,本申请所示边射天线722的辐射场型可以维持正垂向的辐射场型,边射天线722的辐射场型在垂向上没有场型凹坑,此时,边射天线722在多个频率点下具有场型一致性的优点,可做天线阵列场型合成,有利于提高天线增益,符合天线阵列子单元的要求。
请参阅图25和图26,图25是图9所示天线模组720中边射天线722在三个基础模式下的第一极化天线电流模式图,图26是图25所示第一极化天线电流模式图对应的辐射场型示意图。其中,图25和图26中的(a)是在频率点在21GHz下的示意图,图25和图26中的(b)是在频率点在29.5GHz下的示意图,图25和图26中的(c)是在频率点在40GHz下的示意图。第一极化为垂直极化。
从图25和图26可以看出,电偶极子第一模式和磁偶极子第一模式均为基础模式,辐射体10上左右瓣的辐射电流同向,形成场型均匀的垂向辐射场型。然而,电偶极子第二模式为电偶极子第一模式的二阶倍频模式。由于对流电流问题,不容易形成场形均匀的垂向辐射场型。但由于本申请实施例所示边射天线722中,上下瓣的两个同向电偶极子产生的电流(电流路径长度为0.5λ3)主要贡献第一方向的电流,中間的磁偶极子结构设计成槽孔上下第二方向的反向电流(电流路径长度为0.25λ3)互相抵消,从而可以得到纯粹的第一方向极化辐射,维持均匀的垂向辐射场型。
请参阅图27和图28,图27是图9所示天线模组720中边射天线722在三个基础模式下的第二极化天线电流模式图,图28是图27所示第二极化天线电流模式图对应的辐射场型示意图。其中,图27和图28中的(a)是在频率点在21GHz下的示意图,图27和图28中的(b)是在频率点在29.5GHz下的示意图,图27和图28中的(c)是在频率点在40GHz下的示意图。第二极化为水平极化。
从图27和图28可以看出,电偶极子第一模式和磁偶极子第一模式均为基础模式,辐射体10上上下瓣的辐射电流同向,形成场型均匀的垂向辐射场型。然而,电偶极子第二模式为电偶极子第一模式的二阶倍频模式。由于对流电流问题,不容易形成场形均匀的垂向辐射场型。但由于本申请实施例所示边射天线722中,左右瓣的两个同向电偶极子产生的电流(电流路径长度为0.5λ3)主要贡献第二方向的电流,中间的磁偶极子结构设计成槽孔左右第一方向的反向电流(电流路径长度为0.25λ3)互相抵消,从而可以得到纯粹的第二方向极化辐射,维持均匀的垂向辐射场型。
请参阅图29和图30,图29是图9所示天线模组720中边射天线722的辐射体11的第一外边缘111的半短轴b1在不同尺寸下时,边射天线722的返回损耗系数曲线图,图30是图29所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图。
图29中,横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为返回损耗系数(单位为dB)。从图29中可以看出,第一外边缘111的半短轴b1的尺寸在0.3mm、0.4mm、0.5mm和0.6mm四个尺寸之间变化时,边射天线722的电偶极子第一模式出现的频率点相应地发生变化。具体的,随着第一边缘的半短轴的逐渐增大,边射天线722的电偶极子第一模式出现的频率点逐渐增大。
请参阅图31和图32,图31是图9所示天线模组720中边射天线722的辐射体11的第一内边缘113的半短轴b2在不同尺寸下时,边射天线722的返回损耗系数曲线图,图32是图31所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图。
图31中,横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为返回损耗系数(单位为dB)。从图29中可以看出,第一内边缘113的半短轴b2的尺寸在0.4mm、0.6mm和0.8mm三个尺寸之间变化时,边射天线722的电偶极子第二模式所在的频率点的返回损耗系数相应地发生变化。
请参阅图33和图34,图33是图9所示天线模组720的接地枝节21的错位距离w1在不同尺寸下时,边射天线722的返回损耗系数曲线图,图34是图33所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图。
图33中,横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为返回损耗系数(单位为dB)。从图29中可以看出,接地单元组20的接地枝节21的错位距离w1的尺寸在0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.5mm四个尺寸之间变化时,边射天线722的电偶极子第二模式出现的频率点相应地发生变化。
请参阅图35和图36,图35是图9所述天线模组720中边射天线722的第二激励单元40的第二延伸部分422的宽度w9在不同尺寸下时,边射天线722的返回损耗系数曲线图,图36是图35所示返回损耗系数曲线图对应的阻抗圆图。
图35中,横坐标为频率(单位为GHz),纵坐标为返回损耗系数(单位为dB)。从图35和图36可知,第二延伸部分422的宽度w9在0.4mm、0.5mm、0.6mm和0.7mm四个尺寸之间变化时,边射天线722的电偶极子第一模式出现的频率点相应地发生变化。需要理解的是,通过调节第二延伸部分422的宽度w9,不仅可以调整操作频带外不需要的谐振频率模式,还可以改善边射天线722的电偶极子第一模式的阻抗匹配,改善了反射系数,还有利于拓展边射天线722的支援带宽。
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 (20)
1.一种边射天线,其特征在于,包括第一辐射单元、第二辐射单元、第一接地单元、第二接地单元和第一激励单元,所述第一辐射单元和所述第二辐射单元沿第一方向间隔排布,所述第一辐射单元和所述第二辐射单元之间形成沿第二方向延伸的第一间隙,所述第二方向不同于所述第一方向,所述第一辐射单元设有与所述第一间隙连通的第一子间隙,所述第二辐射单元设有与所述第一间隙连通的第二子间隙,所述第一子间隙与所述第二子间隙均沿所述第一方向延伸;
所述第一接地单元和所述第二接地单元沿所述第一方向间隔排布,所述第一接地单元的一端连接所述第一辐射单元靠近所述第二辐射单元的一侧,另一端用于连接接地面,所述第二接地单元连接所述第二辐射单元靠近所述第一辐射单元的一侧,另一端用于连接所述接地面;
所述第一激励单元包括沿所述第一方向间隔排布的第一馈电结构和第一延伸枝节,所述第一馈电结构包括第一馈入部分和第一馈电部分,所述第一馈入部分连接于所述第一馈电部分朝向所述接地面的一侧,所述第一馈入部分位于所述第一子间隙,且用于连接馈源,部分所述第一馈电部分位于所述第一间隙,部分所述第一馈电部分位于所述第二子间隙,所述第一延伸枝节位于所述第一子间隙,所述第一延伸枝节包括靠近所述第一馈入部分的第一接地部分,所述第一接地部分用于连接所述接地面。
2.根据权利要求1所述的边射天线,其特征在于,所述第一延伸枝节还包括第一延伸部分和第二延伸部分,所述第一接地部分和所述第二延伸部分均位于所述第一延伸部分朝向所述接地面的一侧,所述第一接地部分连接于所述第一延伸部分靠近所述第一馈电结构的一侧,所述第二延伸部分连接于所述第一延伸部分背离所述第一馈电结构的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的边射天线,其特征在于,所述第一辐射单元包括沿所述第二方向间隔排布的第一辐射体和第二辐射体,所述第一辐射体和所述第二辐射体之间形成所述第一子间隙,所述第二辐射单元包括沿所述第二方向间隔排布的第三辐射体和第四辐射体,所述第三辐射体和所述第四辐射体之间形成所述第二子间隙;
所述第一辐射体和所述第三辐射体之间形成沿所述第二方向延伸的第三子间隙,所述第二辐射体和所述第四辐射体之间形成沿所述第二方向延伸的第四子间隙,所述第一间隙包括所述第三子间隙、所述第四子间隙和第五子间隙,所述第五子间隙连通所述第一子间隙和所述第二子间隙,且连通所述第三子间隙和所述第四子间隙;
所述边射天线还包括第二激励单元,所述第二激励单元包括沿所述第二方向间隔排布的第二馈电结构和第二延伸枝节,所述第二馈电结构包括第二馈入部分和第二馈电部分,所述第二馈入部分连接于所述第二馈电部分朝向所述连接面的一侧,所述第二馈入部分位于所述第三子间隙,且用于连接所述馈源,部分所述第二馈电部分位于所述第五子间隙,且与所述第一馈电部分交错,部分所述第二馈电部分位于所述第四子间隙,所述第二延伸枝节位于所述第三子间隙,所述第二延伸枝节包括靠近所述第二馈入部分的第二接地部分,所述第二接地部分用于连接所述接地面。
4.根据权利要求3所述的边射天线,其特征在于,所述第二延伸枝节还包括第三延伸部分和第四延伸部分,所述第二接地部分和所述第四延伸部分均位于所述第三延伸部分朝向所述接地面的一侧,所述第二接地部分连接于所述第三延伸部分靠近所述第二馈电结构的一侧,所述第二接地部分背离所述第三延伸部分的一端为所述第二接地端,所述第四延伸部分连接于所述第三延伸部分背离所述第二馈电结构的一侧。
5.根据权利要求3或4所述的边射天线,其特征在于,所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体的结构相同。
6.根据权利要求5所述的边射天线,其特征在于,所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体和所述第四辐射体排布呈四叶草形。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的边射天线,其特征在于,沿所述第一子间隙的内侧向外侧的方向上,所述第一子间隙的宽度渐大;
沿所述第二子间隙的内侧向外侧的方向上,所述第二子间隙的宽度渐大;
沿所述第三子间隙的内侧向外侧的方向上,所述第三子间隙的宽度渐大;
沿所述第四子间隙的内侧向外侧的方向上,所述第四子间隙的宽度渐大。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的边射天线,其特征在于,所述第一接地单元包括沿所述第二方向间隔排布的第一接地枝节和第二接地枝节,所述第一接地枝节的一端连接于所述第一辐射体靠近所述第二辐射体的一侧,另一端用于连接所述接地面,所述第二接地枝节的一端连接于所述第二辐射体靠近所述第一辐射体的一侧,另一端用于连接所述接地面;
所述第二接地单元包括沿所述第二方向间隔排布的第三接地枝节和第四接地枝节,所述第三接地枝节的一端连接于所述第三辐射体靠近所述第四辐射体的一侧,另一端用于连接于所述接地面,所述第四接地枝节连接于所述第四辐射体靠近所述第三辐射体的一侧,另一端用于连接所述接地面。
9.根据权利要求8所述的边射天线,其特征在于,所述第一接地枝节、所述第二接地枝节、所述第三接地枝节和所述第四接地枝节的结构相同。
10.根据权利要求9所述的边射天线,其特征在于,所述第一接地枝节包括依次连接的第一部分、第二部分和第三部分,所述第一部分位于所述第二部分远离所述接地面的一侧,所述第一部分远离所述第二部分的一端连接所述第一辐射体,所述第三部分位于所述第二部分靠近所述接地面的一侧,所述第三部分远离所述第二部分的一端用于连接所述接地面,沿第三方向上,所述第一部分与所述第三部分错位设置;
所述第三方向不同于所述第一方向和所述第二方向。
11.根据权利要求2-10中任一项所述的边射天线,其特征在于,所述边射天线在第一频段具有电偶极子第一模式,所述第一频段所对应的波长为λ1,所述边射天线的剖面高度为在0.1λ1至0.2λ1之间。
12.根据权利要求11所述的边射天线,其特征在于,所述边射天线在第二频段具有磁偶极子第一模式,所述第二频段的最小频率点高于所述第一频段的最大频率点。
13.根据权利要求12所述的边射天线,其特征在于,所述边射天线在第三频段具有电偶极子第二模式,所述第三频段的最小频率点高于所述第二频段的最大频率点。
14.根据权利要求13所述的边射天线,其特征在于,所述第三频段对应的波长为λ3,所述第一辐射体呈心形,所述第一辐射体具有两个内边缘和两个外边缘,所述内边缘和所述外边缘均为椭圆弧线,所述内边缘和所述外边缘的长度均为在0.2λ3至0.3λ3之间。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的边射天线,其特征在于,所述边射天线的工作频段至少支持n257、n258、n259、n260和n261频带中的一个频带。
16.一种封装天线,其特征在于,包括收发芯片和如权利要求1-15中任一项所述的边射天线,所述收发芯片用以向所述边射天线发送电磁波信号,或者,接收所述边射天线接收到的外界的电磁波信号。
17.根据权利要求16所述的封装天线,其特征在于,所述封装天线还包括基板,所述边射天线内嵌于所述基板的内部。
18.一种通讯设备,其特征在于,包括壳体和如权利要求16或17所述的封装天线,所述封装天线位于所述壳体的内侧。
19.根据权利要求18所述的通讯设备,其特征在于,所述边射天线的天线孔径朝向所述壳体,所述边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。
20.根据权利要求18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,所述边射天线的天线孔径朝向所述显示屏,所述边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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