CN115693110A - 一种天线单元、无线收发装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种天线单元、无线收发装置和电子设备，所述天线单元包括依次层叠设置的金属地板、第一介质层、第一辐射单元、第二介质层、第二辐射单元；所述第一辐射单元包括构成第一偶极子的第一贴片和第二贴片，所述第二辐射单元包括构成第二偶极子的第三贴片和第四贴片；所述第一贴片与所述第三贴片的端部电连接；所述第二贴片与所述第四贴片的端部电连接。所述第一贴片和所述第二贴片具有第一尺寸，所述第三贴片和所述第四贴片具有第二尺寸；其中所述第一形状和所述第二形状不同，或者所述第一形状和所述第二形状相同，所述第一尺寸与所述第二尺寸不同。本申请实施例提供的天线单元，可以在有限的空间内，通过在不同的叠层设置不同的偶极子谐振结构，扩展天线的带宽，使天线单元可在多频段内工作。

Description

一种天线单元、无线收发装置和电子设备

技术领域

本申请实施例涉及无线通信领域，尤其涉及一种天线单元、无线收发装置和 电子设备。

背景技术

电子设备通常需要具备无线通信功能进行数据的传输。

随着技术的发展，电子设备功能的增多，电子设备所需支持的频段越来越多， 包括蜂窝网络通信的频段，例如第二代移动通信频段、第三代移动通信频段、 LTE(Long termEvolution)频段、第五代移动通信频段。此外，终端还需要工 作在其他无线通信频段，例如，WIFI(Wireless Fidelity)频段(2.4GHz和5GHz)、 蓝牙频段(2.4GHz)、GPS(GlobalPositioning System)频段等，电子设备需要 通过天线来进行多频段通信。通常，实现多频段工作的形式是一个天线工作只在 一个频段上，例如，手机上可以包括放置在不同位置(例如，手机后盖、显示屏、 边框)的WIFI天线、蓝牙天线等，且WIFI天线、蓝牙天线都工作在单一频段。 但是，随着电子设备中器件的增多，电子设备所需要工作的频段增多(例如，电子设备除了需要进行常规的蜂窝移动通信，还需要在毫米波频段进行点对点数据 传输)，电子设备内用于放置天线的空间越来越少，导致目前的电子设备难以同 时满足多频段通信需求。

发明内容

本申请实施例提供一种天线单元、无线收发装置和电子设备，可以解决天线 单元和/或电子设备难以在多频段工作的问题。

为达到上述目的，本申请实施例采用如下的技术方案：

本发明的第一方面，提供一种天线单元。所述天线单元包括依次层叠设置的 金属地板、第一介质层、第一辐射单元、第二介质层、第二辐射单元；所述第一 辐射单元包括构成第一偶极子的第一贴片和第二贴片，所述第二辐射单元包括构 成第二偶极子的第三贴片和第四贴片；所述第一贴片与所述第三贴片的端部电连 接；所述第二贴片与所述第四贴片的端部电连接；所述第一贴片和所述第二贴片 具有第一尺寸，所述第三贴片和所述第四贴片具有第二尺寸；其中所述第一形状 和所述第二形状不同，或者所述第一形状和所述第二形状相同，所述第一尺寸与 所述第二尺寸不同。

例如，如图5C所示，天线包括依次层设置的金属地板506、第一介质层503、 第一辐射单元504、第二介质层501和第二辐射单元502.如图5A所示，第一辐射 单元504包括第一贴片5041和第二贴片5043，其中第一贴片5041和第二贴片5043 构成第一偶极子；第二辐射单元502包括第三贴片5021和第四贴片5023，其中第 三贴片5021和第四贴片5023构成第二偶极子。第一贴片5041与所述第三贴片5021 的端部电连接；所述第二贴片5021与所述第四贴片5023的端部电连接。

第一贴片5041和第二贴片5043为单锥形，第三贴片5021和所述第四贴片5023 为双锥形。或者，第一贴片5041和第二贴片5043为矩形，第三贴片5021和所述第 四贴片5023为矩形，第一贴片5041的尺寸与第三贴片5021的尺寸不同。

本申请实施例提供的天线单元，通过在不同的层叠设置相同形状但不同尺寸 的辐射单元，或者设置不同形状的辐射单元，天线单元可以生成不同的谐振点， 使得天线单元能够在多频段工作。另外，通过纵向层叠设置的方式，可以在获得 宽带天线单元的同时，节省横向空间。通过采用贴片辐射，可以利用贴片的低剖 面特性，减小天线单元的体积。另外，由于贴片容易加工制造，这样可以减小天 线单元的成本，使天线单元更易于与射频前端电路封装集成。其次，通过贴片构 建偶极子，可以利用偶极子辐射方向图的特点，同时实现全向方向图辐射和定向 方向图辐射，也可以利用构成偶极子的辐射贴片之间对称性，便于采用差分馈电 的方式，可以避免单一贴片辐射导致辐射方向图偏移，可以使得辐射方向图稳定， 降低交叉极化水平。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述金属地板包括两个开口用 于放置第一馈电端口和第二馈电端口，所述馈电端口包括第一导体和第二导体， 所述第二馈电端口包括第三导体和第四导体；所述第一导体与所述第一贴片的 端部电连接，所述第二导体与所述金属地板电连接；所述第三导体与所述第二 贴片的端部电连接，所述第四导体与所述金属地板电连接。

例如，如图5C所示，金属地板506包括两个开口用于放置馈电端口1和馈电端 口2，所述馈电端口1包括第一导体514和第二导体512，所述馈电端口2包括第三 导体514和第四导体512。第一导体514与第一贴片5041的端部电连接，第二导体 514与金属地板506电连接。第三导体514与第二贴片5043的端部电连接，第四导 体512与金属地板506电连接。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一贴片与所述第三贴片 的端部通过第一金属过孔电连接；所述第二贴片与所述第四贴片的端部通过第 二金属过孔电连接。

例如，第一贴片5041与所述第三贴片5021的端部通过第一金属过孔5101电 连接；所述第二贴片5043与所述第四贴片5023的端部通过第二金属过孔电5103 连接。

通过金属过孔将第一辐射单元和第二辐射单元电连接，可以利用利用金属过 孔加工技术，降低天线单元的加工成本。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一辐射单元为/14波长 谐振模式，产生第一谐振点，所述第二辐射单元为1/4波长谐振模式，产生第二 谐振点，其中所述第一谐振点、所述第二谐振点对应的频点不同。

通过给第一辐射单元和第二辐射单元设置具有不同的谐振点，天线单元在 多频段内工作。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一贴片与所述第三贴片 的端部通过第一金属过孔电连接；所述第二贴片与所述第四贴片的端部通过第二 金属过孔电连接，包括：第一金属过孔与第一贴片电连接的位置在所述第一贴片 的馈电端与末端之间，第二金属过孔与第二贴片电连接的位置在所述第二贴片的 馈电端与末端之间。

例如，如图5A所示，第一金属过孔5101与第一贴片5041电连接的位置在第 一贴片5041的馈电端与末端之间，第二金属过孔5103与第二贴片5043电连接的位 置在第二贴片5043的馈电端与末端之间。电连接的位置距离第一贴片5041的末端 距离为一个偏移量l3。通过构建偏移量，调节所述偏移量为1/4λ谐振模式，其中λ 为第三谐振点对应的介质波长。通过构建一个偏移量，天线单元可以产生第三谐 振点，天线单元可以在多频段内工作。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一辐射单元产生第三谐 振点，其中所述第三谐振点与所述第一谐振点、所述第二谐振点各不相同。

通过在第一辐射单元上构建额外的谐振结构，可以产生另外一个谐振点，扩 展天线单元的工作带宽。天线单元可以在多频段内工作。

结合第一方面，在一些可能的实现方式中，所述天线单元还包括围绕第二 辐射单元四周设置的寄生元件，所述寄生元件与所述辐射单元耦合，所述寄生元 件包括寄生贴片和/或端部与所述金属地板电连接的寄生金属柱。

例如，如图5A所述，第二辐射单元四周设置有接地设置的寄生金属柱，金 属柱的一端与第二辐射单元耦合，另外一端与金属地板连接实现接地。

通过在天线单元的四周设置寄生单元，可以进一步扩展天线的带宽。通过金 属过孔的方式来构建金属柱，可以在天线单元具备易加工的优点的同时，可以在 多频段内工作。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述寄生元件产生第四谐振点， 其中所述第一谐振点、所述第二谐振点、所述第四谐振点和所述第四谐振点各不 相同。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述第一辐射单元还包括与所 述第一偶极子正交放置的第三偶极子，其中所述第三偶极子的形状、尺寸与所述 第一偶极子相同，所述第二辐射单元还包括与所述第二偶极子正交放置的第四偶 极子，其中所述第四偶极子的形状、尺寸与所述第二偶极子相同。

例如，如图5A所示，第一辐射单元包括正交放置的第一偶极子和第三偶 极子，其中所述第一偶极子包括贴片5041和贴片5043，第三偶极子包括贴片 5042和贴片5043，第一偶极子和第三偶极子极化方向正交。第一辐射单元包 括正交放置的第二偶极子和第四偶极子，其中所述第二偶极子包括贴片5021 和贴片5023，第四偶极子包括贴片5022和贴片5023，第二偶极子和第四偶极 子极化方向正交

通过在第一辐射单元和第二辐射单元上分别设置两个正交放置的偶极 子，可以使天线单元具备双极化特性。在有限的天线安装空间内增加天线单 元的极化特性，可以有效增强天线单元的抗干扰能力。例如，由于天线单元 可以双极化辐射，可以采用极化分集的方式，节约频带资源，提高信噪比。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述天线单元的工作带宽包括 n257、n260、n261、60GHz频段。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，给天线单元馈电的第一馈电 端口和第二馈电端口的电流相位差为180度，幅值相等。换言之，第一偶极 子和第二偶极子的馈电方式为差分馈电。

通过采用差分馈电方式，可以提高馈电端口之间的隔离度，降低交叉极 化水平，使得方向图稳定。另外，可以避免巴伦的使用，结构简单。其次， 通过差分馈电的方式，可以将差分馈电结构和天线辐射结构融为一体，使之横 向空间得以减小，从而实现了小型化。天线尺寸较小仅为4mm*4mm*1mm，满 足天线封装集成的需求。利用差分馈电，天线在工作频段内隔离度均小于-55dB， 且两个极化的性能较为稳定一致。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述天线单元还可以包括围 绕天线单元周围设置的金属板，所述金属板的一端与金属地板电连接，另一 端与第二辐射单元耦合。

通过设置与天线单元耦合连接的金属板，由于耦合电容以及金属板自身 的电感，可以形成陷波结构，隔离不同的谐振频段，提高隔离度。

本申请实施例的第二方面，提供一种天线阵列，所述天线阵列包括馈电网络 和第一方面所述的天线单元。

本申请实施例的第三方面，提供一种无线收发装置，所述无线收发装置包括 射频集成电路和第一方面所述的天线单元，其中所述射频集成电路与所述天线单 元耦合，将信号传输到所述天线单元，所述天线单元将所述信号通过电磁波发射。

本申请实施例的第四方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括基带处理 器和第三方面所述的无线收发装置，所述基带处理器与所述无线收发装置耦合连 接。

附图说明

图1是本申请实施例的一种示意性电子设备的硬件结构图。

图2A-2B是本申请实施例的一种示意性电子设备。

图3A-3B是本申请实施例的一种示意性天线模组。

图3C是本申请实施例的一种示意性天线模组。

图4是本申请实施例的一种示意性天线模组。

图5A-5C是本申请实施例的一种示意性天线单元结构图。

图5D-5E是本申请实施例的示意性贴片形状图。

图6是本申请实施例的一种示意性的天线单元的反射系数曲线图。

图7A-7D是本申请实施例的一种示意性天线单元在不同谐振点的电流分布图。

图8是本申请实施例的一种示意性天线单元的辐射增益图。

图9是本申请实施例的一种示意性天线单元的辐射效率图。

图10A-10D是本申请实施例的一种示意性天线单元在1、3端口馈电下，在不 同频点的辐射方向图。

图11A-11D是本申请实施例的一种示意性天线单元在2、4端口馈电下，在不 同频点的辐射方向图。

图12是本申请实施例的一种示意性天线单元的金属柱和金属板对比图。

图13是本申请实施例的一种具有陷波特性的示意性天线单元。

图14是本申请实施例的一种具有陷波特性的示意性天线单元的反射曲线图。

图15是本申请实施例的一种具有陷波特性的示意性天线单元的增益曲线图。

图16是本申请实施例的一种具有陷波特性的示意性天线单元的辐射效率图。

具体实施例

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请 作进一步地详细描述。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。 其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如， A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表 示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B， 单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或 多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示 相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第 二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述 中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文中对发明的描述中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而非 旨在作为对本发明的限制。

此外，本申请中，“上”、“下”、“前”、“后”等方位术语是相对于附 图中的部件示意放置的方位来定义的，应当理解到，这些方向性术语是相对的概 念，它们用于相对于的描述和澄清，其可以根据附图中部件所放置的方位的变化 而相应地发生变化。

需要说明的是，本申请实施例所述的“电连接”应做广义理解，可以包括物 理上直接相连，也可以包括通过电容的耦合连接，也可以包括耦合连接和物理直 接连接的组合。

还需说明的是，本申请实施例所述的“矩形”、“圆形”、“等腰三角形” 等形状描述可以包括近似的形状，考虑到实际加工误差，其近似的形状也在本申 请实施例所述的范围内。

电子设备通常需要通过天线在不同的频段内进行无线通信。

毫米波由于具有波长短，频谱宽，方向性好等优点，已成为5G的核心技术 之一。

毫米波的大量带宽意味着可以无线传输非常大容量的信息，这种应用的例子 包括但不限于无线高清电视(HDTV)，无线对接站，无线千兆以太网等。

毫米波天线可以应用与第五代移动通信中。在第五代移动通信中，5G NR (Newradio)主要使用两段频率：FR1(Frequency Range 1)频段和FR(Frequency Range)2频段。FR1频段的频率范围是450MHz-6GHz，也可以被称为sub 6GHz 频段。FR2频段的频率范围是24.25GHz-52.6GHz，具体的,FR2毫米波频段可以包 括频段n257(26.5GHz-29.5GHz),n258(24.25GHz-27.5GHz),n260(37GHz-40GHz), n261(27.5GHz-28.35GHz)。

毫米波天线也可以应用于基于802.11aj(或Q-Linkpan)技术标准的45GHz无 线传输系统和基于802.11ad技术标准的60GHz无线传输系统。

60GHz频段(57GHz-66GHz)也属于毫米波通信技术，面向PC、数字家电 等应用，能够实现设备间数Gbps的超高速无线传输。60GHz无线通信频段毫米波 的特点是可利用的频谱范围宽，信息容量大，其次是易实现窄波束和高增益的天 线，因而分辨率高，抗干扰性好，此外，穿透等离子体的能力强，多普勒频移大， 测速灵敏度高。

近年来，各国政府都在60GHz无线通信频段划分了连续的免执照即可使用的 频谱资源。比如，美国将免许可的频率范围划分为7GHz(57GHz-64GHz)，日 本也将其划分为7GHz(59.4GHz-62.9GHz)，而欧洲是9GHz(57GHz-66GHz)

由于60GHz无线通信技术拥有极大的带宽，而传输速率是随着带宽的增加而 增加，因此60GHz无线通信技术的理论传输速率极限可以达到数Gbps，可以在雷 达或者点对点等无线通信系统中获得应用。

在一些实施例中，由于毫米波在空间传播过程中损耗大，且受制于毫米波器 件的成本等因素，以及毫米波天线发射的功能有限，因此，单个毫米波天线单 元的传输距离很短，因此毫米波天线通常以阵列(例如，相控阵)的形式出现。 在一些实施例中，由于毫米波在传播的过程中损耗大，为了降低传输损耗，可以 将天线单元和/或天线阵列、射频集成电路(RFIC，radio frequency integrated circuit) 的至少两种集成在一个天线模组中。

为了使电子设备实现毫米波辐射，需要在手机内部安装若干天线模组，以实 现不同方向和/或不同频段上的信号的覆盖。另外，为了更好地接收发无线信号， 电子设备需要同时具备双极化性能，以便接收来自不同极化方向的电磁波。目前 常见的方式是在电子设备上安装多个具有不同极化特性的天线模组。例如，可以 在电子设备的不同位置分别安装水平极化的天线和垂直极化的天线。

目前的天线模组包括多个相同尺寸的天线单元，天线模组的带宽主要取决于 天线单元的工作带宽。应理解，所述工作带宽指的是天线单元的反射系数低于 -10dbB或者低于-5dB的频段。

然而目前的天线单元的工作带宽较窄，难以在多频段内工作难以满足未来毫 米波通信的需求。其次，随着电子设备的功能增多，电子设备内的器件(例如模 组、传感器等器件)的数量增多，用于放置天线模组的空间减少，且电子设备内 所能容纳的天线模组个数有限，因此需要一种可以在多频段内工作的天线模组。 天线模组的带宽主要取决于天线单元，因此，需要一种可多频段工作的天线单元。 通常，使天线单元多频段工作的方法包括是使天线单元具有至少两个谐振点。

在对本申请实施例进行描述之前，先对一些基本概念做说明：

极化：天线单元极化方向指的是天线单元最大辐射方向上的电磁波的电场矢 量的方向。常见的天线单元极化方式包括垂直极化、水平极化、椭圆极化、圆极 化等。如果天线单元所辐射电磁波的传播过程中，电场方向与大地水平，天线单 元的极化方式为水平极化；如果天线单元所辐射电磁波的传播过程中，电场方向 与大地保持平行，天线单元的极化方式为水平极化；如果天线单元所辐射电磁波 的传播过程中，电场方向与大地保持垂直，天线单元的极化方式为水平垂直；如 果天线单元所辐射电磁波的传播过程中，电场矢量末端随着时间的运动轨迹是椭 圆，天线单元的极化方式为椭圆极化。

增益：“增益”指天线单元最强辐射方向的辐射方向图电场强度与参考天线 单元的电场强度之比取对数。如果参考天线单元是全向天线，增益的单位为dBi， 如果参考天线单元是电偶极子天线，增益的单位是dBd。天线单元增益是无源现 象，天线单元并不增加功率，而是仅仅重新分配而使在某方向上比全向天线单元 辐射更多的能量。如果天线单元在一些方向上增益为正，由于天线单元的能量守 恒，它在其他方向上的增益则为负。因此，天线单元所能达到的增益要在天线单 元的覆盖范围和它的增益之间达到平衡。

谐振：天线单元谐振指的是构成天线单元的辐射单元的尺寸为特定尺寸，所 述特定尺寸可以为1/4波长，其中所述波长为谐振点对应的波长。辐射单元的常 见谐振模式包括1/4波长谐振模式、1/2波长谐振模式、3/4波长谐振模式等。

回波损耗：可以理解为经过天线单元反射回天线单元的馈电端口的信号功率 与所述馈电端口发射功率的比值。反射回来的信号越小，说明通过天线单元向空 间辐射出去的信号越大，天线单元的辐射效率越大。反射回来的信号越大，说明 通过天线单元向空间辐射出去的信号越小，天线单元的辐射效率越小。回波损耗 可以用反射系数S11参数来表示，S11参数通常为负数。S11参数越小，表示天线 单元回波损耗越小，辐射效率越大；S11参数越大，表示天线单元回波损耗越大， 辐射效率越小。通过，S11参数中最小值对应的频率点称为谐振频率。

工作带宽：天线单元的工作带宽是指它有效工作的频率范围，工程上通常通 过将S11参数小于-10dB或者小于-5dB的频段称为工作带宽。

差分馈电：幅度相等但相位相差180度的馈电方式。应理解，考虑到实际加 工测试误差，幅度近似相等(或差值在所能容许的范围内)、幅度差近似180度 (或差值在所能容许的范围内)的馈电方式也在本申请实施例所述的“差分馈电” 的范围内

方向图：也称辐射方向图。是指在离天线单元一定距离处，辐射远场的相对 场强(归一化模值)随方向变化的图形，通常采用通过天线单元最大辐射方向上 的两个相互垂直的平面方向图来表示。方向图通常都有多个辐射波束。其中辐射 强度最大的辐射波束称为主瓣，其余的辐射波束称为副瓣或旁瓣。在副瓣中，与 主瓣相反方向上的副瓣也叫后瓣。

向图与天线单元的电长度有关。例如，对于电偶极子，半波长电长度结构的 方向图与全波长电长度结构的方向图不同。

天线阵列：由多个相同(或者不同)的天线单元按照一定的规律排列的天线 阵列，通过控制器控制，使得给每个天线单元馈电的电流幅度与相位来控制阵列 天线的辐射方向图，这种方法也可以被称为波束赋形。通过相控阵天线控制系 统实现波束赋形，可以在定向获得高增益，或者实现阵列天线波束的扫描。

介质波长：由于介质的存在，介质的电磁参数(例如，介电常数和磁导率) 不同于真空中的电磁参数，电磁波在介质的传播速度与真空中不同，即其波长不 同，在介质中的传播波长为介质波长。

耦合连接：本申请实施例所述的耦合连接可以指信号之间的传递方式，不限 定信号传递过程中的器件(或者模块、单元)是否直接连接或者间接连接。

可以理解的是，本申请所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对 该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相 关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的 特征可以相互组合。

本申请实施例提供一种可多频段工作的天线单元、无线收发装置和电子设备。

本申请所提供的天线单元和/或无线收发装置可以应用于电子设备中。示意 性，本申请实施例以电子设备100为例做说明。

电子设备100可以包括手机、可折叠电子设备、平板电脑、桌面型计算机、 膝上型计算机、手持计算机、笔记本电脑、超级移动个人计算机(ultra-mobile personalcomputer，UMPC)、上网本、个人数字助理(personal digital assistant， PDA)、增强现实(augmented reality，AR)设备、虚拟现实(virtual reality， VR)设备、人工智能(artificial intelligence,AI)设备、可穿戴式设备(例 如智能手环、智能手表、智能挂件等)、车载设备、智能家居设备、或智慧城市 设备中的至少一种。电子设备100也可以是具有无线通信功能的手持设备、计算 设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备、车载设备(例如，车载雷达)， 5G网络中的电子设备或者未来演进的公用陆地移动通信网络(publicland mobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。

图1示例性示出了本申请提供的电子设备100的架构图，以电子设备100为手 机进行说明。

电子设备100可以包括处理器110，外部存储器接口120，内部存储器121，通 用串行总线(universal serial bus，USB)接头130，充电管理模块140，电源管理模 块141，电池142，天线1，天线2，移动通信模块150，无线通信模块160，音频模 块170，扬声器170A，受话器170B，麦克风170C，耳机接口170D，传感器模块 180，按键190，马达191，指示器192，摄像头193，显示屏194，以及用户标识模 块(subscriber identification module，SIM)卡接口195等。其中传感器模块180可以 包括压力传感器(图中未示出)，陀螺仪传感器180B，气压传感器(图中未示 出)，磁传感器(图中未示出)，加速度传感器180E，距离传感器180F，接近光传感器180G，指纹传感器180H，温度传感器(图中未示出)，触摸传感器180K， 环境光传感器180L，骨传导传感器180M等。

可以理解的是，本申请实施例示意的结构并不构成对电子设备100的具体限 定。在本申请另一些实施例中，电子设备100可以包括比图示更多或更少的部件， 或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置(比如，电子设备 100可以不包括USB接头130，而包括lightening接口)。图示的部件可以以硬件， 软件或软件和硬件的组合实现。

处理器110可以包括一个或多个处理单元，例如：处理器110可以包括应用处 理器(application processor，AP)，调制解调处理器，图形处理器(graphics processingunit，GPU)，图像信号处理器(image signal processor，ISP)，控 制器，视频编解码器，数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，基 带处理器，和/或神经网络处理器(neural-network processing unit，NPU)等。 其中，不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或多个处理器中。

电子设备100的无线通信功能可以通过天线1，天线2，移动通信模块150，无 线通信模块160，调制解调处理器以及基带处理器等实现。

天线1和天线2用于发射和接收电磁波信号。电子设备100中的每个天线可用 于覆盖单个或多个通信频带。不同的天线还可以复用，以提高天线的利用率。例 如：可以将天线1复用为无线局域网的分集天线。在另外一些实施例中，天线可 以和调谐开关结合使用。

在一些实施例中，天线1和/或天线2可以以天线模组的形式存在。应理解， 在一些实施例中，所述天线模组也可以被称为无线收发装置。

移动通信模块150可以提供应用在电子设备100上的包括2G/3G/4G/5G等无线 通信的解决方案。移动通信模块150可以包括至少一个滤波器，开关，功率放大 器，低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)等。移动通信模块150可以由天 线1接收电磁波，并对接收的电磁波进行滤波，放大等处理，传送至调制解调处 理器进行解调。移动通信模块150还可以对经调制解调处理器调制后的信号放大， 经天线1转为电磁波辐射出去。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部分功 能模块可以被设置于处理器110中。在一些实施例中，移动通信模块150的至少部 分功能模块可以与处理器110的至少部分模块被设置在同一个器件中。

调制解调处理器可以包括调制器和解调器。其中，调制器用于将待发送的低 频基带信号调制成中高频信号。解调器用于将接收的电磁波信号解调为低频基带 信号。随后解调器将解调得到的低频基带信号传送至基带处理器处理。低频基带 信号经基带处理器处理后，被传递给应用处理器。应用处理器通过音频设备(不 限于扬声器170A，受话器170B等)输出声音信号，或通过显示屏194显示图像或视 频。在一些实施例中，调制解调处理器可以是独立的器件。在另一些实施例中， 调制解调处理器可以独立于处理器110，与移动通信模块150或其他功能模块设置 在同一个器件中。

无线通信模块160可以提供应用在电子设备100上的包括无线局域网 (wirelesslocal area networks，WLAN)(如无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi) 网络)，蓝牙(bluetooth，BT)，蓝牙低功耗(bluetooth low energy，BLE)，超 宽带(ultra wide band，UWB),全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)，调频(frequencymodulation，FM)，近距离无线通信技术(near field communication，NFC)，红外技术(infrared，IR)等无线通信的解决方案。 无线通信模块160可以是集成至少一个通信处理模块的一个或多个器件。无线通 信模块160经由天线2接收电磁波，将电磁波信号调频以及滤波处理，将处理后的 信号发送到处理器110。无线通信模块160还可以从处理器110接收待发送的信号， 对其进行调频，放大，经天线2转为电磁波辐射出去。

在一些实施例中，电子设备100的天线1和移动通信模块150耦合，天线2和无 线通信模块160耦合，使得电子设备100可以通过无线通信技术与网络和其他电子 设备通信。该无线通信技术可以包括全球移动通讯系统(global system for mobile communications，GSM)，通用分组无线服务(general packet radio service，GPRS)，码分多址接入(codedivision multiple access，CDMA)，宽 带码分多址(wideband code division multipleaccess，WCDMA)，时分码分多 址(time-division code division multiple access，TD-SCDMA)，长期演进(long term evolution，LTE)，BT，GNSS，WLAN，NFC，FM，和/或IR技术等。该GNSS 可以包括全球卫星定位系统(global positioning system，GPS)，全球导航卫 星系统(global navigation satellite system，GLONASS)，北斗卫星导航系统 (beidounavigation satellite system，BDS)，准天顶卫星系统(quasi-zenith satellitesystem，QZSS)和/或星基增强系统(satellite based augmentation systems，SBAS)。

图2A-图2B是所示是本申请实施例提供的一种配置有天线模组的电子设备 100的示意图。

如图2A所示，以电子设备100为手机为例进行说明。

电子设备100可以包括显示模组、中框、后盖和电路板PCB(Printed circuitboard)等元素的至少一种。

中框(或者后盖)的材料可以包括塑料、玻璃、金属等材料的至少一种；在 一些实施例中，中框与后盖可以为一体式。

示意性，电子设备100上的天线模组可以包括位于手机中框上或者靠近手机 中框位置的天线模组205。为了避免天线辐射信号被阻挡，电子设备的中框可以 包括一个开口(例如，扬声器音频开口或者其他开口)，其中所述开口可以用于 放置天线模组205，作为天线模组205的辐射窗口，并且所述开口可以用电介质(例 如，塑料)或者空气进行填充。

在一些实施例中，为了避免人手、身体的其他部分或者环境中的其他物体阻 挡天线的辐射信号导致通信中断，电子设备100可以包括多个天线模组，电子设 备100在不同的场景中可以切换天线以保持通信不被中断。例如，电子设备还可 以包括在电子设备不同位置的天线模组207、201、203。在用户手握电子设备100 时，天线模组203和天线模组205可能被用户的手遮挡，电子设备可以通过检测接 收信号的强度和/或检测用户手势(例如，检测用户手握的姿势)，进而将工作 天线切换为天线模组201和/或天线模组207。

在一些实施例中，为了满足不同辐射方向的通信需求，电子设备还可以包括 在后盖上的天线模组209。在一些实施例中，电子设备100上的天线模组209也可 以放置在PCB板上，电子设备100上的天线模组209还可以被放置在显示模组上。 在一些实施例中，天线模组209还可以被固定在FPC中。

应理解，天线模组207、天线模组205、天线模组201、天线模组203、天线模 组209的位置是示意性的。

示意性的，如图3A所示，天线模组205可以包括在衬底300上的多个天线单 元。例如，天线模组205可以包括天线单元205-1、205-2、205-3、205-4。应理解， 天线单元的数量和排列方式是示意性的。应理解，所述衬底300可以是刚性或者 柔性电路板，也可以是介质(例如，环氧树脂、陶瓷、玻璃、泡沫、塑料等材料) 衬底。在一些实施例中，衬底300可以包括多层介质层，其中所述介质层可以包 括多层玻璃纤维填充的环氧树脂等。

在一些实施例中，电子设备100可以通过馈电网络给不同的馈电口给不同的 天线单元馈电。例如，通过控制馈电口301、302、303、304的电流的幅度和相位， 可以控制天线模组205的辐射波束的切换。应理解，所述馈电网络可以集成在天 线模组205中。

在一些实施例中，天线模组205可以单频段工作，天线模组205上的天线单元 的尺寸相同。

在一些实施例中，在一些实施例中，天线模组205可以多频段工作，天线模 组205上可以包括不同结构和/或尺寸的天线单元。例如，天线单元205-1和205-2 为一组相同结构与相同尺寸的天线单元，天线单元205-3和205-4为另外一组相同 结构与相同尺寸的天线单元，其中天线单元205-3和205-4的结构不同于天线单元 205-3和205-4，天线单元205-3和205-4的谐振点不同于天线单元205-3和205-4的谐 振点。

在一些实施例中，天线单元205-1的结构可以为贴片天线(贴片的形状可以 为圆形、椭圆形、矩形等形状)、偶极子天线、八木天线、磁电偶极子天线、环 形天线、倒F天线、缝隙天线、螺旋天线以及上述天线的任意组合天线。不同的 天线组合可以或者不同带宽的天线。在一些实施例中，天线单元可以为圆极化天 线，也可以为线极化天线，本申请实施例对天线单元的极化方式不做限制。

在一些实施例中，如图3B所示，电子设备100上的天线模组205包括天线阵 列，其中所述天线阵列由至少2个天线单元组成。包括有天线阵列的天线模组205 可以同时具有多个波束，往多个方向辐射，例如，天线模组205可以生成208-1、 208-2、208-3波束。在一些实施例中，天线模组可以通过波束赋形实现在不同的 方向辐射(例如，可以通过开关切换生成不同指向的波束)。例如，天线模组205 可以通过波束赋形在208-1、208-2、208-3波束之间进行波束的切换。例如，在第 一时刻，天线模组205辐射的波束是208-1；在第二时刻，由于需求的变化，天线 模组205辐射的波束可以为208-2。应理解，本实施例所述的波束切换指的是天线 模组的方向图的主瓣辐射方向的切换。

图3C示出了一种包括有射频集成电路的天线模组207的示意性结构图。

天线模组207可以包括天线单元(例如，205-1,205-2,205-3,205-4)和射频 集成电路(例如206-1)。在一些实施例中，还包括用于放置天线单元的介质(例 如，205-5)和放置射频集成电路的介质(例如，206-4)。射频集成电路包括射 频收发电路、功率放大电路、上下变频电路、双工器、低噪声放大电路、调谐电 路、开关等电路的至少一种或者多种的组合。应理解，所述射频收发电路、功率 放大电路、上下变频电路、双工器、低噪声放大电路、调谐电路、开关等电路可 以以芯片的形式，与天线单元和/或阵列封装(例如，通过antenna-in-package方式) 成天线模组207。

示意性的，天线模组207可以包括天线阵列，其中所述天线阵列由天线单元 205-1、205-2、205-3、205-4组成。天线模组207还可以包括电源管理芯片(或者 电源管理电路)206-2、射频收发芯片(或者射频收发电路)206-3等元素的至少 一种。

如图4所示，天线模组209也可以包括天线单元209-1等组成的天线阵列，或 者天线模组209可以与射频集成电路构成一个模组，关于天线单元209-1和天线模 组209的描述可以援引图3A-3C的相关内容，此处不再赘述。

需要说明的是，在电子设备100上，天线模组209的辐射波束方向不同于天线 模组205。天线模组209的辐射波束所处的方向为电子设备100的前面或者后面。

图5A-5C所示是本申请实施例提供的一种天线单元205-1的示例性结构，其中 图5A为天线单元205-1的三维结构图，图5B为天线单元205-1的结构爆炸图，图5C 为天线单元205-1结构的侧视图。

如图5B(或者图5C)所示，天线单元205-1包括至少三层导电层(例如，金 属，石墨烯等)，下面以导电层为金属为例进行示意性说明。如图5B所示，从 下到上依次为金属地板506、第一辐射单元504、第二辐射单元502。其中金属地 板506、第一辐射单元504、第二辐射单元第二辐射单元502之间通过介质填充(例 如，金属地板506与第一辐射单元504之间填充介质503，第一辐射单元504与第二 辐射单元502之间填充介质501)。在一些实施例中，所述介质(501或者503)可 以包括介质基板和半固化片。采用介质层的天线单元具有低剖面，尺寸小，易加 工的优点，便于与集成电路集成化。另外，采用介质，可以使得天线单元具有小 型化的优点。

在一些实施例中，如图5C所示，第一辐射单元504与第二辐射单元502之间 的介质501可以包括介质基板5011、介质基板5013(例如，介质基板5011和介质 基板5012都为罗杰斯板材Rogers4350B)、半固化片5012和半固化片5014(例如， 半固化片5012和半固化片5014都为罗杰斯半固化片Rogers4450F)，其中介质基 板5011和介质基板5013的厚度分别为0.2mm和0.3mm，半固化片5012和半固化片 5014的厚度均为0.1mm。

示意性的，金属地板506与第一辐射单元504之间包括一层介质基板(例如， 罗杰斯板材Rogers4350B)，厚度为0.2mm。

如图5B所示，金属地板506为天线单元的地板。地板上开有孔(或者缝隙) 用于放置馈电端口(例如，同轴线)，或者通过耦合的方式给天线单元耦合馈电， 其中所述馈电端口给天线单元馈电。在一些实施例中，地板上开有缝隙，在所述 缝隙的下方放置有馈电端口，所述馈电端口包括微带线、同轴线、带状线、波导 缝隙等，馈电端口的能量通过所述缝隙耦合到天线单元，给天线单元馈电。在一 些实施例中，为了让天线单元可以双极化辐射，地板上用于馈电的孔(缝隙)可 以至少两个。示例性的，金属地板506开有4个口用于放置馈电端口给天线单元馈 电，分别为馈电端口1、馈电端口2、馈电端口3和馈电端口4(未示出)。示例性 的，馈电端口1包括第一导体(例如，514)和第二导体(例如，512)，其中第 一导体为内导体，第二导体为外导体，第二导体围绕第一导体设置。第一导体与 第二导体之间有介质或者空气，用于维持电磁波的传输。其中所述第一导体用于 充当天线单元馈电点，与天线单元的第一辐射单元连接，所述第二导体接与天线 单元的地板相连实现接地。

在一些实施例中，馈电端口的第一导体的实现形式可以为探针。换言之，天 线单元205-1可以采用探针馈电。例如，如图5A所示，馈电端口1的探针(例的一 端与馈电同轴线的内导体(未示出)电连接(包括物理直接连接和耦合连接)， 探针的另外一端与第一辐射单元504电连接(例如，直接相连，或者耦合连接)， 金属地板506与馈电同轴线的外导体512电连接实现接地。

在一些实施例中，探针可以弯曲成L型或者π型，通过耦合方式与第一辐射 单元504电连接，给天线单元馈电，扩展天线单元的带宽。

在一些实施例中，馈电端口的方式也可以为微带线、带状线或者波导缝隙等。 在一些实施例中，可以通过差分馈电方式给天线单元205-1馈电。例如，端口1、 3为差分馈电方式。应理解，差分馈电方式指的是馈电端口的电流幅值相等，相 位相差180度。需要说明的是，差分馈电的方式可以由馈电网络构造，其中所述 馈电网络可以置于金属地板506下方，差分馈电的方式也可以通过移相器构建。

通过差分馈电，可以避免采用巴伦，结构简单，天线单元方向图稳定，可以 减少能量损耗，提高辐射效率。其次，差分馈电可以降低交叉极化水平。

将差分馈电结构和天线单元辐射结构融为一体，使之横向空间得以减小，从 而实现了天线单元小型化。

第一辐射单元的形式可以为贴片(例如，贴片5041)。所述贴片的形状可以 为矩形、三角形、十字形、圆形和椭圆形的至少一种或者它们的组合形式，这样 可以让第一辐射单元产生至少一个谐振点，扩展天线单元的带宽。采用贴片构成 辐射单元，可以利用贴片的低剖面的优点，使得天线单元易加工。

在一些实施例中，贴片(单个贴片或者多个贴片)上还可以开有槽或者缝隙 (不规则缝隙或者规则缝隙)。例如，贴片可以开有圆形缝隙、矩形缝隙、U型 缝隙等。通过缝隙加载，可以延长电流路径，使得第一辐射单元小型化，可以增 加天线单元的工作模式，扩展天线单元的带宽。

在一些实施例中，第一辐射单元也可以包括一对尺寸相同的贴片。例如，如 图5A所示，第一辐射单元包括两个贴片(例如，第一贴片5041和第二贴片5043 组成的第一偶极子的两个枝节)。金属地板506包括两个开口用于放置馈电端口1 和馈电端口3，所述馈电端口1包括第一导体和第二导体，所述馈电端口2包括第 三导体和第四导体，所述第一导体与所述第一贴片5041的端部电连接，所述第二 导体与所述金属地板506电连接；所述第三导体与所述第二贴片5043的端部电连 接，所述第三导体与所述金属地板506电连接。

在一些实施例中，两个贴片构成第一偶极子，且通过差分馈电的方式给第一 偶极子进行馈电。通过差分馈电，可以降低天线单元的交叉极化水平，且天线单 元方向图稳定。应理解，所述差分馈电的馈电点是与贴片的端部电连接。

在一些实施例中，第一辐射单元包括第一贴片5041和第二贴片5043，其中第 一贴片5041和第二贴片5043组成第一偶极子的两个枝节。第一贴片5041和第二贴 片5043在金属地板上分别具有第一投影和第二投影，金属地板开有缝隙，其中所 述缝隙在所述第一投影和第二投影之间。在一些实施例中，馈电端口的方式为微 带线，所述微带线包括第五导体与第六导体，其中所述第五导体与天线单元的地 板电连接，所述第六导体通过地板上的缝隙与第一辐射单元耦合连接。在一些 实施例中，金属地板是波导的上层金属层，波导的上层金属层开有缝隙，所述波 导构成馈电端口，波导中的能量通过耦合的方式给第一辐射单元馈电。

在一些实施例中，第一辐射单元的贴片(例如，贴片5041)形状为平面锥形。 应理解，如图5D所示，所述平面锥形由至少一个等腰三角形和一个矩形拼接而 成，其中所述等腰三角形的底边与矩形的一边重合。构成第一辐射单元504的平 面锥形贴片为第一三角形、第一矩形组合的平面单锥形。具体的，第一等腰三角 形底边与第一矩形的第一边重叠。通过在矩形贴片上添加三角形，形成的平面单 锥形可以改变电流路径，使得平面单锥形贴片上的阻抗缓慢变化，减小反射，扩 展天线单元的带宽。

与第一辐射单元类似，第二辐射单元也可以包括贴片(例如，贴片5021)， 其中关于第二辐射单元的描述可以援引第一辐射单元的相关内容，此处不再赘述。 示意性的，第二辐射单元可以包括第二偶极子(例如，由第三贴片5021和第四贴 片5023组成第二偶极子的两个枝节)。

应理解，在一些实施例中，第二辐射单元的形状可以不同于第一辐射单元的 形状。示意性的，如图5E所示，构成第二辐射单元504的贴片为平面双锥形贴片， 其中所述平面双锥形贴片为第一等腰三角形、第一矩形和第二等腰三角形组合而 成的锥形。具体的，第一等腰三角形底边与第一矩形的第一边重叠，第二等腰三 角形的底边与第一矩形的第二边重叠，所述第一边和第二边是第一矩形的对边。 通过在矩形贴片上添加等腰三角形，形成的平面双锥形贴片可以改变电流路径， 使得双锥形贴片两端的阻抗缓慢变化，扩展天线单元的带宽。在一些实施例中， 第一等腰三角形和第二等腰三角形的顶角的角度不同。例如，馈电点端的第二等 腰三角形的顶角大于远离馈电点的第一等腰三角形的顶角。由于馈电点的阻抗突 变对天线单元阻抗的影响程度大于远离馈电点的一端的阻抗突变，其次，在远离 馈电点的端部加等腰三角形，会降低天线单元的增益，因此，通过设置第一等腰 三角形的顶角小于第二等腰三角形的顶角，换言之，使得靠近馈电点的第二等腰 三角形对应的阻抗变化缓慢，远离馈电点的第一等腰三角形对应的阻抗变化更快 一些，这样可以减小电流的反射，扩展天线单元的带宽，同时尽可能的保持天线 的增益。

第二辐射单元的贴片形状不同于第一辐射单元的贴片形状(例如，第一辐射 单元的贴片为平面单锥形，第二辐射单元的贴片与平面双锥形，其中平面单锥形 和平面双锥形为不同的形状)，第一辐射单元与第二辐射单元产生的谐振点不一 样，可以扩展天线单元的带宽。

在一些实施例中，第二辐射单元与第二辐射单元的形状相同(例如，第二辐 射单元与第二辐射单元的形状都为矩形贴片)，第二辐射单元与第二辐射单元的 形状尺寸不同，第一辐射单元产生第一谐振点，第二辐射单元产生第二谐振点， 其中所述第一谐振点与所述第二谐振点不同。例如，第一辐射单元和第二辐射单 元都为矩形贴片，但尺寸不同(矩形贴片的长度不同和/或矩形贴片的宽度不同)， 所述矩形贴片的长度分别约为1/4第一波长和1/4第二波长，其中所述第一波长和 第二波长分别是第一谐振点和第二谐振点对应的波长。第一辐射单元和第二辐射 单元具有不同的谐振频点，可以扩展天线单元的带宽。应理解，由于加工误差等 因素，实际产品中构成第一辐射单元和第二辐射单元的矩形贴片的长度有偏差， 但在误差容忍范围内的都属于本申请的保护范围。

第一辐射单元504与第二辐射单元502电连接。在一些实施例中，第一辐射单 元504与第二辐射单元502可以通过金属过孔510(或者金属通孔、金属柱)电连 接。示意性的，构成第一辐射单元的贴片与构成第二辐射单元的贴片通过金属过 孔510物理上直接相连。在第一辐射单元上的电流信号通过金属过孔510到达第二 辐射单元，给第二辐射单元馈电。示意性的，图5A中的结构包括4个金属过孔510。 应理解，构成第一辐射单元的贴片与构成第二辐射单元的贴片也可以通过电容耦 合相连。

金属过孔510分别与第一辐射单元中的贴片的一端和第二辐射单元的贴片的 一端电连接。例如，金属过孔510可以与贴片5041的一端(远离第一辐射单元馈 电点的一端)和贴片5021的一端(第二辐射单元馈电点)电连接。

在一些实施例中，为了进一步扩展天线单元的带宽，如图5A所示，金属过 孔510与构成第一偶极子天线(或者第二偶极子天线)的贴片(例如，贴片5041) 的连接点在所述贴片(例如，贴片5041)的第一端(第一辐射单元馈电点)和第 二端(远离第一辐射单元馈电点的一端)之间。例如，连接贴片5021和5041的金 属过孔510在贴片枝节5041上的连接点在贴片5041的馈电端和末端之间，所述连 接点偏离贴片5041末端一段距离l3。通过构建一个偏移量l3，可以增加天线单元 的谐振点，扩展天线单元带宽。

通过调节所述偏移量l3到1/4λ，天线单元205-1可以产生第三谐振点，其中 所述λ为第三谐振点对应的介质波长。

在一些实施例中，第一辐射单元包括构成第一偶极子的第一贴片5041和第二 贴片5043。为了实现双极化辐射，第一辐射单元还可以包括与第一偶极子极化正 交的第三偶极子，第二谐振元件还可以包括与第二偶极子极化正交的第四偶极子。 示意性的，第三偶极子包括贴片枝节5042和贴片枝节5044，第四偶极子包括贴片 枝节5022和贴片枝节5024。需要说明的是，第三偶极子的形状、馈电方式的描述 可以援引第一偶极子的描述，第四偶极子形状、馈电方式的描述可以援引第三偶 极子的描述，此处不再赘述。需要说明的是，在如图5A所示的坐标系中，当通 过馈电端口1和馈电端口3馈电，天线单元205-1辐射的极化方式为45°极化；当通 过馈电端口2和馈电端口4馈电，天线单元205-1辐射的极化方式为-45°极化。

如图5B所示，在一些实施例中，为了进一步扩展天线单元的带宽，第一辐 射单元和/或第二辐射单元的四周还可以包括寄生元件，例如，所述寄生元件可 以包括寄生金属贴片(未示出)和/或寄生金属柱。示意性的，天线单元205-1的 四周包括寄生金属柱508，其中所述寄生金属柱508的一端接地，另一端与第二辐 射单元502耦合。第二辐射单元502与四周的金属柱508的间隙构成电容，所述电 容结构与寄生金属柱508本身的电感可以构成一个谐振结构，因此可以扩展带宽。 本申请实施例对寄生金属柱508的形状不做限定。示意性的，寄生金属柱可以为 矩形金属柱、圆形金属柱等。应理解，在一些实施例中，寄生金属柱可以为金属 过孔。

通过调节第一辐射单元、第二辐射单元、偏移量l3、寄生元件的尺寸，可以 使得天线单元205-1产生至少四个谐振点，扩展天线单元的带宽。

图6所示是本申请实施例提供的一种示意性天线单元205-1的反射系数图，其 中所述天线单元205-1包括包括依次层叠设置的金属地板506、第一介质层603、 第一辐射单元504、第二介质层501、第二辐射单元502。

第一辐射单元504包括四个贴片，分别为贴片5041、5043、5042、5044，其 中所述贴片5041和贴片5043构成第一偶极子的第一枝节和第二枝节，贴片5042 合贴片5044构成第三偶极子的第一枝节和第二枝节。

贴片5041、5043、5042、5044的形状均为平面单锥形，尺寸相同。

第二辐射单元502包括四个贴片，分别为贴片5021、5023、5022、5024，其 中所述贴片5021和贴片5023构成第二偶极子的第一枝节和第二枝节，贴片5022 合贴片5024构成第四偶极子的第一枝节和第二枝节。

贴片5041、5043、5042、5044的形状均为平面双锥形，尺寸相同。

所述金属地板506包括4个开口用于放置4个馈电端口，每个所述馈电端口包 括第一导体514和第二导体512，所述第一导体514与所述第一辐射单元的端部电 连接，所述第二导体与所述金属地板电连接。

所述第一辐射单元与所述第二辐射单元通过金属过孔电连接。

金属过孔510与贴片5041的连接点在贴片5041的第一端(第一辐射单元馈电 点)和第二端(远离第一辐射单元馈电点的一端)之间，连接点距离贴片5041 的末端(远离馈电点的一端)距离为偏移量l3。关于金属过孔510与贴片5042、 贴片5043、贴片5044的连接方式可援引金属过孔510与贴片5041的连接方式，此 处不再赘述。

天线单元205-1还包括4根寄生金属柱，所述金属柱的一端与金属地板电连接， 另一端分别与贴片5021、5023、5022、5024耦合连接。

通过馈电端口1和馈电端口3差分馈电，天线单元205-1在20-70GHz频段内有4 个谐振点。天线单元的带宽为24-67.3GHz(相对带宽为94.9％)。

图7A-7D为天线单元205-1在馈电端口1和馈电端口3馈电时，不同的谐振点 对应的电流分布图。

第一谐振点为25.7GHz，如图7A所示，在该频点，电流主要分布在寄生金属 柱上，第一个谐振点主要由寄生金属柱产生。

第二个谐振点为40.4GHz，如图7B所示，在该频点，电流主要分布在第二谐 振元件上的第二偶极子上，因此第二谐振点由第二辐射单元产生。

第三个谐振点为58.1GHz，如图7C所示，在该频点，电流主要分布在第一辐 射单元上的第一偶极子上，因此第三谐振点由第一辐射单元产生。

第四个谐振点为66.6GHz，如图7D所示，在该频点，电流主要分布在第一偶 极子上的突出部分l3上，所以第四个谐振点主要由第一辐射单元上的突出部分l3 产生。

图8-图9为天线单元205-1在20GHz-70GHz频段内的天线单元205-1的增益和 辐射效率图。

在20GHz-70GHz频段内，通过馈电端口1和馈电端口3给天线单元馈电，得 到主极化为45度极化的天线单元的增益和辐射效率。通过馈电端口2和馈电端口4 给天线单元馈电，得到主极化为-45度极化的天线单元的增益和辐射效率。

由于差分馈电，天线单元的交叉极化水平较低，如图8所示，两种极化方式 的增益相差不大。天线单元在两个极化方式且在24.2-63.2GHz频段内均具有较平 坦的增益变化曲线(5-6.1dBi)且较为一致。

如图9所示，在23.7-67.5GHz频段内，天线单元均具有较平坦的辐射效率变 化曲线(＞95％)且较为一致，具有稳定辐射的良好性能。

图10A-10D所示为通过馈电端口1和馈电端口3差分馈电方式给天线单元馈 电，天线单元分别在频点28GHz、38GHz、50GHz、60GHz的辐射方向图。

图10A为在差分馈电端口1和馈电端口3的馈电激励下，天线单元在28GHz频 点处45°方向平面和-45°方向平面的主极化和交叉极化；

应理解，本申请实施例将馈电端口1、馈电端口3激励后，天线单元的极化方 向为45度极化，馈电端口2、4激励后，天线单元的极化方向为-45度极化。

^在馈电端口1和馈电端口3的差分馈电激励下_，

^等于-45度方向(在 如图5A中的直角坐标系基础上建立对应的球坐标系)的面为E面(电场方向与截 面方向平行)，phi为45度方向的面定为H面(电场方向与截面方向垂直)。天线 单元205-1在45度方向的面(H面)的主极化方式为45度极化，交叉极化为-45度 极化。由于主极化方向与馈电有关，类似的，天线单元205-1在-45度方向的面(E 面)的主极化方式也为45度极化，交叉极化为-45度极化。从图10A中可以看到， 在E面和H面上，主极化(45度极化)均远大于交叉极化(-45度极化)。

图10B为在差分馈电端口1和3的激励下，天线单元205-1在38GHz频点，在phi 为45°方向的平面和phi为-45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同面 (E面和H面)的主极化(45度极化)和交叉极化(-45度极化)的描述可以援引 图10A对相关内容的描述，此处不再赘述。

图10C为在差分馈电端口1和3的激励下，天线单元在50GHz频点处，在phi 为45°方向平面和phi为-45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同面(E 面和H面)的主极化(45度极化)和交叉极化(-45度极化)的描述可以援引图10A 对相关内容的描述，此处不再赘述。

图10D为在差分馈电端口1和3的激励下，天线单元在60GHz频点处，在phi 为45°方向平面和phi为-45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同面(E 面和H面)的主极化(45度极化)和交叉极化(-45度极化)的描述可以援引图10A 对相关内容的描述，此处不再赘述。

图11A-11D所示为通过馈电端口2和馈电端口4差分馈电方式给天线单元馈 电，天线单元分别在频点28GHz、38GHz、50GHz、60GHz的辐射方向图。

图11A为在差分馈电端口2和4的激励下，天线单元205-1在28GHz频点处，且 在phi为-45°方向平面和phi为45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。

在馈电端口2和馈电端口4的差分馈电激励下，phi等于45度方向的面为E面， phi等于-45度方向的面为H面，天线单元在-45度方向平面(H面)的主极化方式 为-45度极化，交叉极化为45度极化。类似的，在45度方向平面(E面)的主极化 方式也为-45度极化,交叉极化也为45度极化。从图11A中可以看到，在E面和H 面上，天线单元的主极化(-45度极化)均大于交叉极化(45度极化)。

图11B为在差分端口2和4的激励下，天线单元205-1在38GHz频点处，且在phi 为-45°方向平面和phi为45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同面(E 面和H面)的主极化(-45度极化)和交叉极化(45度极化)的描述可以援引图11A 对相关内容的描述，此处不再赘述。

图11C为在差分馈电端口2和4的激励下，天线单元205-1在50GHz频点处，且 在phi为-45°方向平面和phi为45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同 面(E面和H面)的主极化(-45度极化)和交叉极化(45度极化)的描述可以援 引图11A对相关内容的描述，此处不再赘述。

图11D为在差分馈电端口2和4的激励下，天线单元205-1在60GHz频点处，且 在phi为-45°方向平面和phi为45°方向平面的主极化和交叉极化对比图。关于不同 面(E面和H面)的主极化(-45度极化)和交叉极化(45度极化)的描述可以援 引图11A对相关内容的描述，此处不再赘述。

可以观察到在天线单元205-1在28GHz，38GHz，50GHz和60GHz这几个频点 处，两个面(E面和H面)主极化(例如，在馈电端口1、3馈电，主极化为45度 极化；在馈电端口2、4馈电，主极化为-45度极化)的方向图都较为稳定和对称， 交叉极化(与主极化方式垂直的极化方式)较低，天线单元205-1具有良好的辐 射性能。

在一些实施例中，为了让谐振频段之间隔离，增加隔离度，可以在天线单元 205-1上设置陷波结构。示意性的，可以将寄生金属柱508进行替换成金属板509， 如图12所示为寄生金属柱508和金属板509的在xoz平面的截面图的对比。

需要说明的是，金属板509结构在xoz平面的截面是示意性的，在其他的一些 实施例中，可以根据辐射贴片的具体形状做出调整。

在一些实施例中，如图13所示，为了更好的获得频段之间的隔离度，可以在 辐射贴片上开缝隙507。示意性，缝隙507为矩形缝隙。

设置有陷波结构的天线单元205-1仿真结果如图14所示，反射系数在-10dB以 下的频段为22.8-33.7GHz(相对带宽为38.6％)和36.3-45.5GHz(相对带宽为22.5％)。 天线单元205-1在20-50GHz频段内的隔离度均小于-60dB。

通过图15的增益图可以看到，在频段23-33.5GHz和频段36.4GHz-45.8GHz内， 天线单元205-1的增益保持在5-6.2dBi。在频段33.5-36.4,GHz频段，天线单元增益 低于5dBi。

通过图16的效率图可以看到，天线单元205-1在频段21.9-34.1GHz和 37-44.7GHz频段的辐射效率均大于95％。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和 /或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可 以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单 数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符 “/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表 达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。 例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或 a-b-c，其中，a，b，c可以是单个，也可以是多个。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行 的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

可以理解的是，在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着 执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申 请的实施例的实施过程构成任何限定。

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

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或 替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权 利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种天线单元，其特征在于，所述天线单元包括依次层叠设置的金属地板、第一介质层、第一辐射单元、第二介质层、第二辐射单元；

所述第一辐射单元包括构成第一偶极子的第一贴片和第二贴片，所述第二辐射单元包括构成第二偶极子的第三贴片和第四贴片；

所述第一贴片与所述第三贴片的端部电连接，所述第二贴片与所述第四贴片的端部电连接；

所述第一贴片和所述第二贴片具有第一尺寸和第一形状，所述第三贴片和所述第四贴片具有第二形状和第二尺寸；

其中所述第一形状和所述第二形状不同，或者

所述第一形状和所述第二形状相同，所述第一尺寸与所述第二尺寸不同。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述金属地板还包括两个开口，所述两个开口分别用于放置第一馈电端口和第二馈电端口，所述第一馈电端口包括第一导体和第二导体，所述第二馈电端口包括第三导体和第四导体；

所述第一导体与所述第一贴片的端部电连接，所述第二导体与所述金属地板电连接；

所述第三导体与所述第二贴片的端部电连接，所述第四导体与所述金属地板电连接。

3.根据权利要求1或2所述的天线单元，其特征在于，所述第一贴片与所述第三贴片的端部电连接，所述第二贴片与所述第四贴片的端部电连接，包括：

所述第一贴片与所述第三贴片的端部通过第一金属过孔电连接，所述第二贴片与所述第四贴片的端部通过第二金属过孔电连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一辐射单元产生第一谐振点，所述第二辐射单元产生第二谐振点，其中所述第一谐振点、所述第二谐振点对应的频点不同。

5.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述第一贴片与所述第三贴片的端部通过第一金属过孔电连接，所述第二贴片与所述第四贴片的端部通过第二金属过孔电连接，包括：

所述第一金属过孔与所述第一贴片电连接的位置在所述第一贴片的馈电端与末端之间，所述第二金属过孔与所述第二贴片电连接的位置在所述第二贴片的馈电端与末端之间。

6.根据权利要求5所述的天线单元，其特征在于，所述第一辐射单元产生第三谐振点，其中所述第三谐振点与所述第一谐振点、所述第二谐振点各不相同。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括围绕第二辐射单元四周设置的寄生元件，所述寄生元件与所述辐射单元耦合，所述寄生元件包括寄生贴片和/或端部与所述金属地板电连接的寄生金属柱。

8.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，所述寄生元件产生第四谐振点，其中所述第一谐振点、所述第二谐振点、所述第四谐振点和所述第四谐振点各不相同。

9.根据权利要求1-8任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一辐射单元还包括与所述第一偶极子正交放置的第三偶极子，其中所述第三偶极子的形状、尺寸与所述第一偶极子相同，所述第二辐射单元还包括与所述第二偶极子正交放置的第四偶极子，其中所述第四偶极子的形状、尺寸与所述第二偶极子相同。

10.根据权利要求1-9述的天线单元，其特征在于，所述天线单元的工作带宽包括n257、n260、n261、60GHz频段。

11.一种无线收发装置，其特征在于，所述无线收发装置包括射频集成电路和权利要求1至10中任一项所述的天线单元，其中所述射频集成电路与所述天线单元耦合连接。

12.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括基带处理器和权利要求11中所述的无线收发装置，所述基带处理器与所述无线收发装置耦合连接。

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