CN116417780A - 天线结构、封装天线、芯片和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种天线结构、封装天线、芯片和电子设备，天线结构包括接地板、三个辐射单元、两个馈电枝节；第一辐射单元和接地板沿Z轴间隔排布且相对设置，第一辐射单元和第二辐射单元沿X轴间隔排布，第一辐射单元和第二辐射单元之间的第一间隙沿Y轴延伸，第三辐射单元和第二辐射单元沿Z轴间隔排布且相对设置；第一馈电枝节的至少一部分设置在第一孔径内，第一孔径包括第一间隙与接地板之间的空间，第二馈电枝节的至少一部分设置在第二孔径内，第二孔径包括第二辐射单元和第三辐射单元之间的空间。本申请提供一种天线结构、封装天线、芯片和电子设备，通过复用、共构垂向天线及端射天线的部分天线结构，可以减少天线结构的面积。

Description

天线结构、封装天线、芯片和电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线结构、封装天线、芯片和电子设备。

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。相关技术中，为了增加电子设备内的天线的辐射覆盖，除了在电子设备内设置垂向天线(broadsideantenna，BR Antenna)外，还可以设置端射天线(end-fire antenna，EF Antenna)。手机、平板电脑等电子设备的侧边厚度极小，垂向天线和端射天线各自独立设置，整体占据空间大，无法摆放在电子设备的侧边。

发明内容

本申请提供一种天线结构、封装天线、芯片和电子设备，通过复用、共构垂向天线及端射天线的部分天线结构，可以减少天线结构的面积。

本申请实施例一方面提供一种天线结构，包括：接地板、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第一馈电枝节和第二馈电枝节；第一辐射单元和接地板沿虚拟的Z轴间隔排布且相对设置，第一辐射单元和第二辐射单元沿虚拟的X轴间隔排布，第一辐射单元和第二辐射单元之间的第一间隙沿虚拟的Y轴延伸，第三辐射单元和第二辐射单元沿虚拟的Z轴间隔排布且相对设置，第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元分别和接地板耦合连接；第一馈电枝节的至少一部分设置在第一孔径内，第一孔径包括第一间隙与接地板之间的空间，第二馈电枝节的至少一部分设置在第二孔径内，第二孔径包括第二辐射单元和第三辐射单元之间的空间；其中，X轴、Y轴和Z轴两两垂直。

本申请实施例提供一种天线结构，第一馈电枝节、第一辐射单元和第二辐射单元可以实现垂向天线的垂直极化，第二馈电枝节、第二辐射单元和第三辐射单元可以实现端射天线的垂直极化，通过将垂向天线和端射天线的部分结构进行复用和共构，以使天线结构的辐射场型可以为垂向方向的场型或者端射方向的场型，从而天线结构可以在较小的面积下达到较大的辐射覆盖范围，提升天线增益。

在一种可能的实施方式中，第一辐射单元包括沿Y轴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的第二间隙沿X轴延伸；第二辐射单元包括沿Y轴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的第三间隙沿X轴延伸；第三辐射单元包括沿Y轴间隔排布的第五辐射体和第六辐射体，第五辐射体和第六辐射体之间的第四间隙沿X轴延伸。

通过将各个辐射单元设置为通过间隙隔开的两部分，有利于馈电枝节的位置布置。

在一种可能的实施方式中，天线结构还包括第三馈电枝节，至少一部分第三馈电枝节设置在第三孔径内，第三孔径包括第二间隙和第三间隙与接地板之间的空间。

第三馈电枝节、第一辐射单元和第二辐射单元可以构成水平极化的垂向天线，以实现垂向天线的双极化，进一步增大天线结构的辐射覆盖范围，提升天线增益，且垂向天线的水平极化和垂直极化之间的电场正交，双极化垂向天线高隔离、可同时操作。

在一种可能的实施方式中，天线结构还包括第四辐射单元和第四馈电枝节；第四辐射单元设置在第三辐射单元和第二辐射单元之间且与接地板耦合连接，第四辐射单元包括第七辐射体和第八辐射体，第七辐射体设置于第三辐射体和第五辐射体之间，第八辐射体设置于第四辐射体和第六辐射体之间；第四馈电枝节包括第一馈电结构和第二馈电结构，第一馈电结构与第七辐射体耦合连接，第二馈电结构与第八辐射体耦合连接。

第四辐射单元和第四馈电枝节可以构成水平极化的端射天线，以实现端射天线的双极化，进一步增大天线结构的辐射覆盖范围，提升天线增益，且端射天线的水平极化和垂直极化之间的电场正交，双极化端射天线高隔离、可同时操作。

在一种可能的实施方式中，天线结构包括第一接地单元、第二接地单元、第三接地单元和第四接地单元；第一接地单元连接在第一辐射体和接地板之间，第二接地单元连接在第二辐射体和接地板之间，第三接地单元连接在第三辐射体和接地板之间，第三接地单元连接在第三辐射体的面向第一辐射体的一端，第四接地单元连接在第四辐射体和接地板之间，第四接地单元连接在第四辐射体的面向第二辐射体的一端，第七辐射体和第三接地单元连接，第八辐射体和第四接地单元连接。

第一辐射单元和第二辐射单元的四个辐射体，分别通过四个接地单元实现与接地板的连接，第四辐射单元的两个辐射体借助第二辐射单元对应的接地单元实现间接接地，从而可以实现接地结构的紧凑布置，提高空间利用率。

在一种可能的实施方式中，第三接地单元包括第一接地墙和第二接地墙，第一接地墙和第二接地墙分别与第三辐射体连接于第一位置和第二位置，第一位置和第二位置在第三辐射体上间隔排布，其中第一接地墙位于第三辐射体的靠近第四辐射体的一侧，第七辐射体和第一接地墙连接，第二接地墙和接地板之间连接有第一开关；第四接地单元包括第三接地墙和第四接地墙，第三接地墙和第四接地墙分别与第四辐射体连接于第三位置和第四位置，第三位置和第四位置在第四辐射体上间隔排布，其中第三接地墙位于第四辐射体的靠近第三辐射体的一侧，第八辐射体和第三接地墙连接，第四接地墙和接地板之间连接有第二开关。

第三接地单元和第四接地单元均设置为被镂空区隔开的两部分金属墙，以减少不必要的谐振，同时有利于设置第一开关和第二开关，使开关可以用来控制第二辐射单元是否接地，以切换垂向方向的场型或端射方向的场型。

当天线结构处于端射模式时，通过控制第一开关和第二开关短路，使第二辐射单元接地，以此创造端射天线垂直极化辐射孔径内两侧电场最小的边界条件；当天线结构处于垂向模式时，通过控制第一开关和第二开关断路，可以让主要的辐射孔径回到垂向天线。在一种可能的实施方式中，天线结构还包括第三开关和第四开关，第三开关连接在第五辐射体和第六辐射体之间，第三开关位于第三辐射单元的远离第一辐射单元的一端，第四开关连接在第三辐射体和第四辐射体之间，第四开关位于第二辐射单元的靠近第一辐射单元的一端。

当天线结构处于垂向模式时，控制第三开关短路且第四开关断路；当天线结构处于端射模式时，控制第三开关断路，第四开关短路，以此达到垂向与端射的场型操作。

在一种可能的实施方式中，第七辐射体和第八辐射体均垂直于接地板设置，第七辐射体的第一端和第三接地单元连接，第七辐射体的第二端向着远离第八辐射体的一侧延伸，第八辐射体的第一端和第四接地单元连接，第八辐射体的第二端向着远离第七辐射体的一侧延伸。

这样设置，可以在尽量增加第七辐射体和第八辐射体之间的辐射孔径的同时，尽量减小第四辐射单元接地对垂向天线辐射场型的影响。

在一种可能的实施方式中，第一馈电枝节沿X轴延伸，第一馈电枝节的第一端在XY平面上的投影位于第二间隙在XY平面上的投影之内，第一馈电枝节的第二端在XY平面上的投影位于第三间隙在XY平面上的投影之内；第二馈电枝节沿Z轴延伸，第二馈电枝节的一端和第二辐射单元耦合连接。

第一馈电枝节可以横跨第一间隙，激励第一辐射单元和第二辐射单元在第一孔径内形成垂向天线的垂直极化辐射；第二馈电枝节可以在Z方向上横跨第二辐射单元和第三辐射单元之间的空间，激励第二辐射单元和第三辐射单元在第二孔径内形成端射天线的垂直极化辐射。

在一种可能的实施方式中，第一间隙包括第一子间隙和第二子间隙，第一子间隙处于第一辐射体和第三辐射体之间，第二子间隙处于第二辐射体和第四辐射体之间，第三馈电枝节沿Y轴延伸，第三馈电枝节的第一端在XY平面上的投影位于第一子间隙在XY平面上的投影之内，第三馈电枝节的第二端在XY平面上的投影位于第二子间隙在XY面上的投影之内。

第三馈电枝节可以横跨第二间隙和第三间隙连通的间隙，第三馈电枝节可以激励第一辐射单元、第二辐射单元在第三孔径内形成水平极化辐射。

在一种可能的实施方式中，第一接地单元包括依次连接的第一接地段、第二接地段和第三接地段，第一接地段连接第一辐射体，第三接地段连接接地板，第一接地段和第三接地段沿Z轴延伸，第二接地段沿XY平面延伸。

通过将接地单元设置为多段弯折结构，有利于在满足电长度的同时，降低辐射体和接地板之间的高度，从而减小天线结构整体的体积。

在一种可能的实施方式中，第三接地墙包括依次连接的第四接地段、第五接地段和第六接地段，第四接地段连接第四辐射体，第六接地段连接接地板，第四接地段和第六接地段沿Z轴延伸，第五接地段沿XY平面延伸。

通过将接地墙设置为多段弯折结构，有利于在满足电长度的同时，降低辐射体和接地板之间的高度，从而减小天线结构整体的体积。

在一种可能的实施方式中，第三辐射单元复用接地板的部分结构。

第三辐射单元可以为接地板的一部分，以减小天线结构的体积，同时，便于第三辐射单元的接地设计。

在一种可能的实施方式中，天线结构包括垂向天线和端射天线，垂向天线包括第一辐射单元、第二辐射单元、第一馈电枝节、第三馈电枝节和接地板，端射天线包括第二辐射单元、第三辐射单元、第四辐射单元、第二馈电枝节、第四馈电枝节和接地板。

垂向天线和端射天线共构复用了第二辐射单元、第三接地单元和第四接地单元，第二辐射单元可以同时作为垂向天线和端射天线的辐射体的至少一部分，第三辐射单元可以作为垂向天线的参考地，同时作为端射天线的辐射体，因此本申请实施例提供的天线结构，在兼并了垂向天线和端射天线的功能的同时，可以大幅减少垂向天线与端射天线的整合面积。

在一种可能的实施方式中，垂向天线包括垂向垂直极化场型和垂向水平极化场型，第一馈电枝节为第一辐射单元、第二辐射单元馈电以构成垂向垂直极化场型，第三馈电枝节为第一辐射单元、第二辐射单元馈电以构成垂向水平极化场型；端射天线包括端射垂直极化场型和端射水平极化场型，第二馈电枝节为第二辐射单元、第三辐射单元馈电以构成端射垂直极化场型，第四馈电枝节为第四辐射单元馈电以构成端射水平极化场型。

本申请实施例提供的天线结构，可以实现双极化垂向天线和双极化端射天线，以实现天线结构的极化多样性，有助于提高传输吞吐量和弱信号区的信号稳定性，满足信号传输的要求。

在一种可能的实施方式中，第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体均为具有缺角的矩形，第一辐射体、第二辐射体、第三辐射体、第四辐射体关于中心点呈中心对称。

在辐射体上增加缺角可以增加辐射体的电长度，设置四个辐射体呈中心对称有利于提高天线结构整体的性能。

本申请实施例另一方面提供一种封装天线，包括收发芯片和上述天线结构，收发芯片和天线结构电连接并且封装在同一个基板内。

天线结构可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发送电磁信号，从而实现无线通信，本申请实施例提供的封装天线，具有面积小、覆盖较大、天线增益大的优点。

本申请实施例另一方面提供一种芯片，包括射频模组和上述天线结构。

天线结构可以和射频模组集成在一个芯片内，以提高芯片的性能。

本申请实施例又一方面提供一种电子设备，包括上述天线结构或者上述封装天线或者上述芯片。

本申请实施例提供的电子设备，利用上述本申请实施例提供的天线结构，可以应用在多种天线中，可以在不增加天线占用面积的条件下，增加辐射场型，提升信号覆盖范围和信号质量。

在一种可能的实施方式中，电子设备包括相对设置的正面和背面，正面和背面通过中框连接，中框包括依次连接的顶部、右侧部、底部和左侧部；天线结构的数量为三个，其中一个天线结构设置在电子设备的背面且与顶部的上边缘距离不超过第一阈值，另两个天线结构分别设置在左侧部和右侧部，且分别与左侧部的左边缘和右侧部的右边缘距离不超过第二阈值内。

三个天线结构分别摆放在电子设备的顶部、左侧部和右侧部，且每个天线结构均可以做独立的波束成型以及波束扫描，因此可以达到较大的辐射覆盖范围。并且，将天线结构摆放在电子设备的侧边或者靠近侧边的位置，可以有效利用电子设备的空间，减少占用电子设备内部的电路板及其它既有电子器件的空间。

本申请实施例又一方面提供一种电子设备，包括一种天线结构，天线结构可以作为垂向天线和端射天线操作，天线结构包括第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元；其中第一辐射单元和第二辐射单元作为垂向天线的辐射体，以辐射垂向天线的电磁波，且第二辐射单元和第三辐射单元作为端射天线的辐射体，以辐射端射天线的电磁波。

在一种可能的实施方式中，天线结构包括接地板，为垂向天线和端射天线接地。

在一种可能的实施方式中，第三辐射单元的至少一部分可以由接地板形成。

在一种可能的实施方式中，天线结构包括基板，垂向天线和端射天线设置于基板上，垂向天线的主辐射方向为第一辐射方向，端射天线的主辐射方向为第二辐射方向。

在一种可能的实施方式中，第一辐射方向为垂直于基板的方向，第二辐射方向为平行于基板的方向。

在一种可能的实施方式中，垂向天线辐射时，天线结构工作于垂向模式，端射辐射时，天线结构工作于端射模式，其中，天线结构在垂向模式和端射模式之间切换。

在一种可能的实施方式中，天线结构可以通过开关在垂向模式和端射模式之间切换。

在一种可能的实施方式中，天线结构可以根据接收到的信号在垂向模式和端射模式之间切换。

在一种可能的实施方式中，垂向天线和端射天线均为双极化天线。

在一种可能的实施方式中，垂向天线包括垂向垂直极化场型和垂向水平极化场型，二者可同时操作。

在一种可能的实施方式中，端射天线包括端射垂直极化场型和端射水平极化场型，二者可同时操作。

本申请实施例提供一种天线结构、封装天线、芯片和电子设备，通过将垂向天线和端射天线的部分结构进行复用和共构，相比于直接将垂向天线和端射天线摆放在一起的相关技术，可以大大降低天线结构整体的使用面积，使得天线结构可以摆放在电子设备的侧边，同时，相比于单独的垂向天线或端射天线来说，通过增加辐射场型，可以大大提升天线覆盖角和天线增益。

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为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的电子设备的爆炸图；

图3为本申请一实施例提供的电子设备的通讯系统架构；

图4为本申请一实施例提供的天线结构的封装结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的电子设备中天线结构的布局示意图；

图6为本申请一实施例提供的天线结构的一个天线单元的封装结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的天线结构的一个天线单元的结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的天线结构中的垂向天线的结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的天线结构中的端射天线的结构示意图；

图10为本申请一实施例提供的天线结构的平面展开示意图；

图11为本申请一实施例提供的天线结构的平面孔径结构折叠后的拓谱图；

图12为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的结构示意图；

图13为本申请一实施例提供的天线结构的侧视图；

图14为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的结构示意图；

图15为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的侧视图；

图16为本申请一实施例提供的金属墙的结构示意图；

图17为本申请一实施例提供的天线结构的俯视示意图；

图18为本申请一实施例提供的天线结构的辐射增益方向图；

图19为本申请一实施例提供的天线结构的天线增益分布累积函数图；

图20为本申请一实施例提供的天线结构在YZ平面上的天线增益场型图；

图21为本申请一实施例提供的天线结构的另一种结构示意图；

图22a为图21提供的天线结构在低频带下的垂向与端射垂直极化辐射增益场型图；

图22b为图21提供的天线结构在高频带下的垂向与端射垂直极化辐射增益场型图；

图23为本申请一实施例提供的天线结构的另一种结构示意图；

图24a为图23提供的天线结构在低频带下的垂向与端射水平极化辐射增益场型图；

图24b为图23提供的天线结构在高频带下的垂向与端射水平极化辐射增益场型图。

附图说明：

100-电子设备；101-中央处理器芯片；102-低频基带芯片；103-中频基带芯片；104-封装天线；105-收发芯片；11-中框；12-显示屏；13-后盖；14-盖板；15-PCB；

200-天线结构；20-基板；21-第一辐射单元；211-第一辐射体；212-第二辐射体；22-第二辐射单元；221-第三辐射体；222-第四辐射体；23-第三辐射单元；231-第五辐射体；232-第六辐射体；24-第四辐射单元；241-第七辐射体；242-第八辐射体；

30-接地板；31-第一馈电枝节；311-第一馈入部；32-第二馈电枝节；321-连接枝节；33-第三馈电枝节；331-第二馈入部；34-第四馈电枝节；341-第一馈电结构；342-第二馈电结构；343-寄生单元；351-第一接地单元；352-第二接地单元；361-第三接地单元；362-第四接地单元；SW1-第一开关；SW2-第二开关；SW3-第三开关；SW4-第四开关。

具体实施方式

以下，对本申请实施例可能出现的术语进行解释。

电连接：可理解为元器件物理接触并电导通；也可理解为线路构造中不同元器件之间通过印制电路板(printed circuit board，PCB)铜箔或导线等可传输电信号的实体线路进行连接的形式。

耦合：可理解为直接耦合和/或间接耦合，“耦合连接”可理解为直接耦合连接和/或间接耦合连接，直接耦合又可以称为“电连接”，“间接耦合”可理解为两个导体通过隔空/不接触的方式电导通。“间接耦合”也可以理解为电容耦合，例如通过两个导电件间隔的间隙之间的耦合形成等效电容来实现信号传输。其中，本领域人员可以理解的是，耦合现象即指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象。

接通：通过以上“电连接”或“耦合连接”的方式使得两个或两个以上的元器件之间导通或连通来进行信号/能量传输，都可称为接通。

连接：可以指一种机械连接关系或物理连接关系，即A与B连接可以指，A与B之间存在紧固的构件(如螺钉、螺栓、铆钉等)，或者A与B相互接触且A与B难以被分离。

相对设置：A与B相对设置可以是指A与B面对面(opposite to,或是face to face)设置。

孔径/间隙：可以是指导电体之间围成的封闭或半封闭，开放或半开放的空间，应可理解，孔径可以是填充有任意电介质/介电质的空间，包括空气填充或真空填充的空间。在一些实施例中，孔径可以是指辐射信号可以经过的空间。

电长度：电长度可以是指，物理长度(即机械长度或几何长度)乘以电或电磁信号在媒介中的传输时间与这一信号在自由空间中通过跟媒介物理长度一样的距离时所需的时间的比来表示，电长度可以满足以下公式：

其中，L为物理长度，a为电或电磁信号在媒介中的传输时间，b为在自由空间中的中传输时间。

或者，电长度也可以是指物理长度(即机械长度或几何长度)与所传输电磁波的波长之比，电长度可以满足以下公式：

其中，L为物理长度，λ为电磁波的波长。

在本申请的一些实施例中，辐射体的物理长度，可以理解为辐射体的电长度±10％。

波长：或者工作波长，可以是指谐振频率的中心频率对应的波长或者天线所支持的工作频段的中心频率。例如，假设B1上行频段(谐振频率为1920MHz至1980MHz)的中心频率为1955MHz，那工作波长可以为利用1955MHz这个频率计算出来的波长。不限于中心频率，“工作波长”也可以是指谐振频率或工作频段的非中心频率对应的波长。

本申请实施例中提及的共线、共面、对称(轴对称、或中心对称等)、平行、垂直等这类限定，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。共线的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在线宽方向上可以存在小于预定阈值(例如1mm，0.5m，或0.1mm)的偏差。共面的两个辐射枝节或者两个天线单元的边缘之间在垂直于其共面平面的方向上可以存在小于预定阈值(例如1mm，0.5m，或0.1mm)的偏差。相互平行或垂直的两个天线单元之间可以存在预定角度(例如±5°，±10°)的偏差。

本申请提供的技术方案可以适用于采用以下一种或多种通信技术的电子设备：蓝牙(blue-tooth，BT)通信技术、全球定位系统(global positioning system，GPS)通信技术、无线保真(wireless fidelity，Wi-Fi)通信技术、全球移动通讯系统(global systemfor mobile communications，GSM)通信技术、宽频码分多址(wideband code divisionmultiple access，WCDMA)通信技术、长期演进(long term evolution，LTE)通信技术、5G通信技术以及未来其他通信技术等。

本申请实施例中的电子设备可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、智能家居、智能手环、智能手表、智能头盔、智能眼镜等。电子设备还可以是蜂窝电话、无绳电话、会话启动协议(session initiation protocol，SIP)电话、无线本地环路(wireless local loop，WLL)站、个人数字助手(personal digital assistant，PDA)、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、虚拟现实/增强现实/混合现实设备、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(public landmobile network，PLMN)中的电子设备等，本申请实施例对此并不限定。

图1为本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图，图2为本申请一实施例提供的电子设备的爆炸图。图1和图2示例性示出了本申请提供的电子设备，以电子设备为手机进行说明。

电子设备100可以包括：中框(middle frame)11、显示屏(display)12、后盖(rearcover)13、盖板(cover)14和印刷电路板(printed circuit board，PCB)15。显示屏12和后盖13分别连接在中框11的两侧，三者围设形成容置PCB15及其它器件的容置空间。

其中，显示屏12可以包括液晶显示面板(liquid crystal display，LCD)，发光二极管(light emitting diode，LED)显示面板或者有机发光半导体(organic light-emitting diode，OLED)显示面板等，本申请对此并不做限制。

盖板14可以紧贴显示屏12设置，可主要用于对显示屏12起到保护、防尘作用。盖板14可以是玻璃盖板(cover glass)，也可以被替换为其他材料的盖板，例如超薄玻璃材料盖板，PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二酯)材料盖板等。后盖13可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。

中框11主要起整机的支撑作用，PCB15可以设于中框11与后盖13之间，或者，PCB15也可设于中框11与显示屏12之间。其中，PCB15可以采用耐燃材料(FR-4)介质板，也可以采用罗杰斯(Rogers)介质板，也可以采用Rogers和FR-4的混合介质板，等等。这里，FR-4是一种耐燃材料等级的代号，Rogers介质板是一种高频板。PCB15上可以承载多种电子元件，例如射频芯片等。

在一个实施例中，PCB15上可以设置一金属层。该金属层可用于PCB15上承载的电子元件接地，也可用于其他元件接地，例如支架天线、边框天线等，该金属层可以称为地板，或接地板，或接地层。在一个实施例中，该金属层可以通过在PCB15中的任意一层介质板的表面蚀刻金属形成。在一个实施例中，用于接地的该金属层可以设置在PCB15上靠近中框11的一侧。在一个实施例中，PCB15的边缘可以看作其接地层的边缘。在一个实施例中，金属中框11也可用于上述元件的接地。电子设备100还可以具有其他地板/接地板/接地层，此处不再赘述。

电子设备100还可以包括电池(图中未示出)。电池可以设于中框11与后盖13之间，或者可设于中框11与显示屏12之间。在一些实施例中，PCB15可以分为主板和子板，电池可以设于所述主板和所述子板之间，主板可以设置于中框11和电池的上边沿之间，子板可以设置于中框11和电池的下边沿之间。

电子设备100还可以包括边框16，边框16可以由金属等导电材料形成。边框16可以设于显示屏12和后盖13之间并绕电子设备100的外围周向延伸。边框16可以具有包围显示屏12的四个侧边，帮助固定显示屏12。在一种实现方式中，金属材料制成的边框16可以直接用作电子设备100的金属边框，形成金属边框的外观，适用于金属工业设计(industrialdesign，ID)。在另一种实现方式中，边框16的外表面还可以为非金属材料，例如塑料边框，形成非金属边框的外观，适用于非金属ID。

中框11可以包括边框16，包括边框16的中框11作为一体件，可以对整机中的电子器件起支撑作用。盖板14、后盖13分别沿边框的上下边沿盖合从而形成电子设备的外壳或壳体(housing)。在一个实施例中，盖板14、后盖13、边框16和/或中框11，可以统称为电子设备100的外壳或壳体。应可理解，“外壳或壳体”可以用于指代盖板14、后盖13、边框16或中框11中任一个的部分或全部，或者指代盖板14、后盖13、边框16或中框11中任意组合的部分或全部。

或者，可以不将边框16看作中框11的一部分。在一个实施例中，边框16可以和中框11连接并一体成型。在另一实施例中，边框16可以包括向内延伸的突出件，以与中框11相连，例如，通过弹片、螺丝、焊接等方式相连。边框16的突出件还可以用来接收馈电信号，使得边框16的至少一部分作为天线的辐射体收/发射频信号。作为辐射体的这一部分边框，与中框11之间可以存在间隙42，从而保证天线辐射体具有良好的辐射环境，使得天线具有良好的信号传输功能。

后盖13可以是金属材料制成的后盖，也可以是非导电材料制成的后盖，如玻璃后盖、塑料后盖等非金属后盖。

电子设备100的天线还可以设置于边框16内。当电子设备100的边框16为非导电材料时，天线辐射体可以位于电子设备100内并延边框16设置。例如，天线辐射体贴靠边框16设置，以尽量减小天线辐射体占用的体积，并更加的靠近电子设备100的外部，实现更好的信号传输效果。需要说明的是，天线辐射体贴靠边框16设置是指天线辐射体可以紧贴边框16设置，也可以为靠近边框16设置，例如天线辐射体与边框16之间能够具有一定的微小缝隙。

电子设备100的天线还可以设置于外壳内，例如支架天线、毫米波天线等，设置于壳体内的天线的净空可以由中框、和/或边框、和/或后盖、和/或显示屏中任一个上的开缝/开孔来得到，或者由任几个之间形成的非导电缝隙/孔径来得到，天线的净空设置可以保证天线的辐射性能。应可理解，天线的净空可以是由电子设备100内的任意导电元器件来形成的非导电区域，天线通过该非导电区域向外部空间辐射信号。在一个实施例中，天线的形式可以为基于柔性主板(Flexible Printed Circuit，FPC)的天线形式，基于激光直接成型(Laser-Direct-structuring，LDS)的天线形式或者微带天线(Microstrip Disk Antenna，MDA)等天线形式。在一个实施例中，天线也可采用嵌设于电子设备100的屏幕内部的透明结构，使得该天线为嵌设于电子设备100的屏幕内部的透明天线单元。

应理解，图1和图2仅示意性的示出了电子设备100包括的一些部件，这些部件的实际形状、实际大小和实际构造不受图1限定。

另外，为了便于说明，本申请中，可以定义电子设备的显示屏所在的面为正面(Front，+Z)，后盖所在的面为背面(Back，-Z)，边框所在的面为侧面，用户握持(通常是竖向并面对屏幕握持)电子设备时，电子设备所在的方位具有顶部(Top，+Y)、底部(Bottom，-Y)、左侧部(Left，-X)和右侧部(Right，+X)。

图3为本申请一实施例提供的电子设备的通讯系统架构。参考图3所示，电子设备100还包括中央处理器(central processing unit，CPU)芯片101、低频基带芯片102、中频基带芯片103和封装天线(antenna-in-package，AIP)(又称基板天线)104。

封装天线104可以包括收发(transmitter and/or receiver，T/R)芯片105和天线结构(antenna-in-module)200，收发芯片105与天线结构200电连接。收发芯片105用以向天线结构200发送和/或接收电磁波信号。天线结构200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105发送电磁信号，从而实现电子设备100的无线通信。其中，收发芯片105可以为毫米波(millimeter wave，mmW)收发芯片。此时，电子设备100为具有毫米波功能的手机，电子设备100可以工作在毫米波频段。在其他一些实施例中，收发芯片105也可以为其他可以发射和/或接收射频信号的射频模组(radio frequencymodule，AF module)。

其中，低频基带芯片102和中频基带芯片103例如可以为数字运算芯片，毫米波芯片例如可以是数字与模拟转换的芯片，由于毫米波芯片操作频率高(>20GHz)，导致射频链路差损大，因此在毫米波芯片收发毫米波信号后，可以先通过中频基带芯片103做降频，走差损相对较低的中频信号(5-11GHz)回到低频基带芯片102(<2GHz)芯片做数字运算。

在一种实施例中，中频基带芯片103可以和天线结构200集成在同一个模组中，构成毫米波模组。在一种实施例中，低频基带芯片102和中频基带芯片103可以集成在同一个芯片中，例如可以集成在毫米波模组中。在一种实施例中，低频基带芯片102和中频基带芯片103可以集成在同一个芯片中，并可以集成在CPU芯片101的射频芯片中。本申请实施例对CPU芯片101、低频基带芯片102、中频基带芯片103和封装天线104等在工艺上的实现形式不做具体限制。封装天线104除了可以适用于毫米波模组外，还可以适用于其他频段，本申请实施例对此不做限制。

中央处理器芯片101、低频基带芯片102、中频基带芯片103和封装天线104可以均安装于PCB15。或者，中央处理器芯片101可安装于PCB15，低频基带芯片102、中频基带芯片103和封装天线104可安装于连接板(图中未示出)。其中，连接板与PCB15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102可以为2个，2个低频基带芯片102可均与中央处理器芯片101电连接。中频基带芯片103可以为2个，2个中频基带芯片103可均与一个低频基带芯片102电连接。封装天线104可以为3个，3个封装天线104可均与一个中频基带芯片103电连接。

在其他一些实施例中，低频基带芯片102也可以为1个或3个及3个以上，和/或，中频基带芯片103也可以为1个或3个及3个以上，和/或，封装天线104也可以为1个或3个及3个以上，和/或，低频基带芯片102和中频基带芯片103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。

在另一些实施例中，天线结构200可以单独设置，而并未与收发芯片105构成封装天线104，此时，天线结构200可以通过信号线缆或者柔性电路板等与射频芯片连接，从而实现电磁波信号的收发。

本申请实施例提供一种天线结构，将垂向天线(broadside antenna，BR Antenna)和端射天线(end-fire antenna，EF Antenna)的部分结构进行复用和共构(co-structure)，以使天线结构的辐射场型可以为垂向BR方向的场型或者端射EF方向的场型。在本申请的一个实施例中，垂向BR方向的场型和/或端射EF方向的场型下天线结构可以支持双极化(Dual-polarization)。

图4为本申请一实施例提供的天线结构的封装结构示意图。参考图4所示，天线结构200可以包括基板20和设置在基板20上的多个天线结构，例如图中包括4个天线单元，4个天线单元可以沿着线性排列成1*4的结构。

天线结构200的封装可通过液晶高分子聚合物(liquid crystal 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-out wafer level package)或低温陶瓷共烧(low temperature co-fired ceramic，LTCC)等封装工艺形成。

示例性地，基板20可以为多层印刷电路板，每个天线单元均可以包括垂向天线和端射天线，垂向天线和端射天线的至少一部分可以嵌设在基板20的内部，垂向天线和端射天线可以共用部分辐射体，并与基板20在同一工艺下形成，以简化天线结构200的形成工艺。

应理解，垂向天线的主辐射方向为第一辐射方向，端射天线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。示例性地，第一辐射方向可以为垂直于基板20的方向(如图中实线箭头所示)，第二辐射方向可以为平行于基板20的方向(如图中虚线箭头所示)。示例性地，第一辐射方向可以为基板20的厚度方向(如图中实线箭头所示)，第二辐射方向可以为基板20的宽度方向(如图中虚线箭头所示)。

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，在一个实施例中，A与B平行，是指A与B之间平行或者近似于平行。在一个实施例中，A与B平行，是指A与B之间的夹角在0度～10度之间。在一个实施例中，A与B垂直，是指A与B之间垂直或者近似于垂直。在一个实施例中，A与B垂直，是指A与B之间的夹角在80度～100度之间。

图5为本申请一实施例提供的电子设备中天线结构的布局示意图。参考图5所示，本实施方式中，电子设备100中可以设置三个天线结构200a、200b、200c，每个天线结构200均可以包括四个天线单元。

在一种实施方式中，天线结构200a可以设于电子设备100的背面(基板平行于电子设备100的背面)，并靠近电子设备100的顶部，例如距离中框顶部的上边缘距离不超过第一阈值，第一阈值例如可以小于10mm；天线结构200b可以设于电子设备100的左侧部(基板平行于电子设备的侧壁面)，例如嵌设在中框的左侧壁上，或者距离左侧壁的左边缘不超过第二阈值，第二阈值例如可以处于0.2mm-1mm；天线结构200c可以设于电子设备100的右侧部(基板平行于电子设备的侧壁面)，例如嵌设在中框的右侧壁上，或者距离右侧壁的右边缘不超过第二阈值，第二阈值例如可以处于0.2mm-1mm。

天线结构200a、200b和200c配置在电子设备的周围，分别用来负责不同方向的毫米波信号的发射/接收。三个天线结构分别摆放在顶部、左侧部和右侧部，且每个天线结构均可以做独立的波束成型(Beam forming)以及波束扫描(Beam Scanning)，因此可以达到较大的辐射覆盖范围。并且，将天线结构摆放在电子设备的侧边或者靠近侧边的位置，可以有效利用电子设备的空间，减少占用电子设备内部的电路板及其它既有电子器件的空间。

另外，应理解，电子设备100中的天线结构200的数量不做具体限制，例如可以为三个以上。在电子设备100中设置三个天线结构200时，三个天线结构200的位置不做具体限制，可以不局限于图中所示。天线结构200可以固接于电子设备100中的PCB15上的任意位置，或者，天线结构200可以与PCB15一体成型，此时，部分PCB15形成天线结构200，或者，天线结构200的基板20为PCB15的一部分；天线结构200可以封装于PCB15，或者，天线结构200的基板20分布于电子设备100的内部，位于中框11的内侧且与PCB15电连接。

应理解，图5中，位于天线结构附近的椭圆形的辐射波束可以代表天线的辐射增益，其中具有虚线外轮廓的椭圆形代表端射天线的辐射增益，不具有虚线外轮廓的椭圆代表垂向天线的辐射增益。天线结构200a的垂向天线的最大辐射增益朝向为Back(-Z)，在一个实施例中，天线结构200a的垂向天线可以在ZX平面上做波束扫描(Beam Steering)。天线结构200a的端射天线的最大辐射增益朝向为Top(+Y)，在一个实施例中，天线结构200a的端射天线可以在XY平面上做波束扫描；天线结构200b的垂向天线的最大辐射增益朝向为Left(-X)，在一个实施例中，天线结构200b的垂向天线可以在XY平面上做波束扫描，天线结构200b的端射天线的最大辐射增益朝向为Front(+Z)，在一个实施例中，天线结构200b的端射天线可以在YZ平面上做波束扫描；天线结构200c的垂向天线的最大辐射增益朝向Right(+X)，在一个实施例中，天线结构200c的垂向天线可以在XY平面上做波束扫描，天线结构200c的端射天线的最大辐射增益朝向屏前Front(+Z)，在一个实施例中，天线结构200c的端射天线可以在YZ平面上做波束扫描。

电子设备在使用过程中，可以根据接收到的信号，操作不同数量和不同位置的天线结构200，使天线结构做波束扫描，和/或在垂向模式和端射模式之间切换，以得到最佳信号。

可看出，本申请实施例提供的电子设备，由于每个天线结构均具有垂向天线和端射天线，因此设置三个天线结构，其主辐射方向可以实现Right(+X)、Left(-X)、Back(-Z)、Front(+Z)以及Top(+Y)五个方向的辐射覆盖。不难理解，当电子设备中的三个天线结构排布在其它位置时，可以实现更多方向(例如六个方向)的辐射覆盖。相关技术中，电子设备中若设置三个天线结构，每个天线结构可以为垂向天线或者端射天线，其主辐射方向最多可以实现三个方向的辐射覆盖。因此，本申请实施例提供的电子设备，可以增加辐射覆盖面积，提升天线增益。

另外，需要注意的是，为了将天线结构200摆放在电子设备100的侧边，天线结构200的宽度W受限于电子设备100的侧边宽度(厚度)T。随着电子设备100越来越轻薄化，T可以小于8mm，6mm(甚至更小)。假设直接将相关技术中的垂向天线和端射天线集成在同一个天线结构中，则该天线结构的宽度估计不小于5.5mm，将无法如图5中的200b和200c所示的摆放在电子设备100的侧边，只能平面占用电子设备100内的PCB15的面积，这显然不利于电子设备内部空间的排布。

基于此问题，本申请实施例提供一种天线结构，将垂向天线和端射天线集成在一个天线结构中时，通过将垂向天线和端射天线的部分结构进行复用和共构，相比于直接将垂向天线和端射天线摆放在一起的相关技术，可以大大降低天线结构整体的使用面积。

图6为本申请一实施例提供的天线结构的一个天线单元的封装结构示意图。参考图6所示，基板20可以包括顶面201和底面202，顶面201和底面202背向设置且可以互相平行。基板20的内部可以设置金属层以及接地板30，接地板30可以位于顶面201和底面202之间，接地板30可以与顶面201和底面202平行设置，示例性地，接地板30可以设置在靠近底面202的一侧。

在一个实施例中，顶面201、底面202、接地板30均可以平行于XY平面。基板20内可以设置有多层金属层和多层绝缘层，多层金属层和多层绝缘层可以沿着Z轴方向间隔排布/堆叠，部分金属层之间可以通过导电连接孔、金属柱等方式实现连接导通，基板20内的金属结构可以用来作为天线结构200中的辐射单元、馈电枝节或接地单元。

示例性地，基板20的厚度可以处于1mm-1.5mm之间，例如可以为1.09mm。

图7为本申请一实施例提供的天线结构的一个天线单元的结构示意图。参考图7所示，本申请一实施例提供的天线结构200可以包括：接地板30、第一辐射单元21、第二辐射单元22、第三辐射单元23、第一馈电枝节31、和第二馈电枝节32。其中，第一辐射单元21可以和接地板30沿Z轴间隔排布且相对设置，第一辐射单元21和第二辐射单元22可以沿X轴间隔排布，第一辐射单元21和第二辐射单元22之间的第一间隙C1可以沿Y轴延伸，第三辐射单元23和第二辐射单元22可以沿Z轴间隔排布且相对设置，第一辐射单元21、第二辐射单元22、第三辐射单元23可以分别和接地板30耦合连接。

本申请实施例提供的天线结构200还可以包括：第四辐射单元24。第四辐射单元24可以设置在第二辐射单元22和第三辐射单元23之间，且第四辐射单元24可以和接地板30耦合连接。

应理解，本申请实施例中的X轴、Y轴和Z轴两两垂直。

应理解，本申请实施例中所提及的“沿X轴排布”、“沿Y轴延伸”等关于相对位置关系的限定词，不是数学意义上绝对的严格的定义，允许存在少量偏差，例如可以指沿着近似于X轴的方向排布，沿着近似于Y轴的方向延伸，此处的近似例如可以为偏差角小于10度。

应理解，本申请实施例中，“A和B沿X轴间隔排布”，可以理解为，在将A和B各自等效为方形或者圆形等中心对称图形后，A和B各自的等效中心点沿X轴间隔排布，即A和B的等效中心点的连线位于X轴上且间隔一定距离。

应理解，本申请实施例中，“间隙”可以等效为“狭长的缝隙”，“沿Y轴延伸的间隙”可以理解为“狭长的缝隙”的长度方向为Y轴方向，此处对“间隙”的形状不做要求，“间隙”的宽度可以均匀或者近似均匀，构成“间隙”的边缘例如可以为直线或者不规则的曲线。

在一个实施例中，第一辐射单元21可以包括沿Y轴间隔排布的第一辐射体211和第二辐射体212，第一辐射体211和第二辐射体212之间的第二间隙C2可以沿X轴延伸。在一个实施例中，第二辐射单元22可以包括沿Y轴间隔排布的第三辐射体221和第四辐射体222，第三辐射体221和第四辐射体222之间的第三间隙C3可以沿X轴延伸。在一个实施例中，第三辐射单元23可以包括沿Y轴间隔排布的第五辐射体231和第六辐射体232，第五辐射体231和第六辐射体232之间的第四间隙C4可以沿X轴延伸。在一个实施例中，第四辐射单元24可以包括第七辐射体241和第八辐射体242，第七辐射体241可以设置于第三辐射体221和第五辐射体231之间，第八辐射体242可以设置于第四辐射体222和第六辐射体232之间。

上述四个辐射单元和接地板30之间的耦合连接的实现形式可以有多种。在一个实施例中，天线结构200还可以包括：第一接地单元351、第二接地单元352、第三接地单元361、第四接地单元362。

第一接地单元351可以连接在第一辐射体211和接地板30之间，第二接地单元352连接在第二辐射体212和接地板30之间。在一个实施例中，第三接地单元361可以连接在第三辐射体221和接地板30之间，第三接地单元361可以连接在第三辐射体221的面向第一辐射体211的一端，第四接地单元362可以连接在第四辐射体222和接地板30之间，第四接地单元362可以连接在第四辐射体222的面向第二辐射体212的一端。在一个实施例中，第七辐射体241可以和第三接地单元361连接，第八辐射体242可以和第四接地单元362连接。

在一个实施例中，第一馈电枝节31的至少一部分可以设置在第一孔径(图中未标记)内，第一孔径可以包括第一间隙C1与接地板30之间的空间。第一馈电枝节31可以和馈源电连接。在一个实施例中，第一馈电枝节31用于激励第一辐射单元21和第二辐射单元22在第一孔径内产生沿X轴的电场。

第二馈电枝节32的至少一部分可以设置在第二孔径(图中未标记)内，第二孔径可以包括第二辐射单元22和第三辐射单元23之间的空间。第二馈电枝节32可以和馈源电连接。在一个实施例中，第二馈电枝节32用于激励第二辐射单元22和第三辐射单元23在第二孔径内产生沿Z轴的电场。

在一个实施例中，天线结构200还可以包括：第三馈电枝节33、第四馈电枝节34。

第三馈电枝节33的至少一部分可以设置在第三孔径(图中未标记)内，第三孔径可以包括第二间隙C2和第三间隙C3与接地板30之间的空间。第三馈电枝节33可以和馈源电连接。在一个实施例中，第三馈电枝节33用于激励第一辐射单元21和第二辐射单元22在第三孔径内产生沿Y轴的电场。

第四馈电枝节34可以包括第一馈电结构341和第二馈电结构342，第一馈电结构341可以与第七辐射体241耦合连接，第二馈电结构342可以与第八辐射体242耦合连接。第一馈电结构341和第二馈电结构342可以分别与馈源电连接。在一个实施例中，第四馈电枝节34用于激励第七辐射体241和第八辐射体242之间产生沿Y轴的电场。

应理解，本申请实施例中，“孔径”指的是立体空间结构，例如“第一孔径”不仅包括第一辐射单元21和第二辐射单元22之间的第一间隙C1，还包括第一间隙C1的朝向接地板30一侧的空间，还可以包括第一间隙C1的背离接地板30一侧的空间。

在一个实施例中，第三辐射单元23可以和接地板30连接，或由接地板30的一部分结构形成。应可理解，在另一个实施例中，第三辐射单元23可以设置在接地板30的上方或者下方(图中Z轴正方向为上)，并与接地板30通过接地枝节连接。本申请以下实施例中，以第三辐射单元23作为接地板30的一部分为实施例进行描述。在一个实施例中，基板(例如，PCB板)的其中一层金属层(例如位于上表面的一层金属层，或任意一层作为接地板的金属层)的部分区域，可以作为第三辐射单元23。

上述图7所示的实施例提供的天线结构200，集成了垂向天线和端射天线，下面将天线结构拆分为垂向天线和端射天线，以更好地解释本申请实施例提供的天线结构的工作原理。

应可理解，上述图7完整示出了四个馈电枝节，分别为用于垂向天线和端射天线的馈电结构，但是图7所包含的方案并不受限于四个馈电枝节的一个实施例，还可以包括其中至少一个馈电枝节的组合的多个实施例。例如，垂向天线可以包括第一馈电枝节31和/或第三馈电枝节33。又例如，端射天线可以包括第二馈电枝节32和/或第四馈电枝节34。

应可理解，上述图7完整示出了垂向天线的垂直极化、垂向天线的水平极化、端射天线的垂直极化、端射天线的水平极化的方案，但是图7对应的方案并不受限于同时实现垂向天线双极化以及端射天线双极化的一个实施例。在本申请的一个实施例中，图7对应的方案还可以拆分出垂向天线的垂直极化以及垂向天线的水平极化的一个实施例，或者可以拆分出端射天线的垂直极化以及端射天线的水平极化的一个实施例，或者还可以拆分出垂向天线的垂直极化以及端射天线的垂直极化的一个实施例，或者还可以拆分出垂向天线的水平极化以及端射天线的水平极化的一个实施例，以及垂向天线的单极化的一个实施例、端射天线的单极化的一个实施例等。根据图7及其对应描述，可以得出这些实施例，这些实施例均应包含在本申请的范围内。

图8提供了与图7对应的本申请实施例，所拆分的垂向天线的一个实施例，图9提供了与图7对应的本申请实施例，所拆分的端射天线的一个实施例。不难理解，图8提供的垂向天线的一个实施例，并不限于垂向天线双极化的一个实施例，图9提供的端射天线的一个实施例，并不限于端射天线双极化的一个实施例。

图8为本申请一实施例提供的天线结构中的垂向天线的结构示意图。参考图8所示，本申请实施例提供的垂向天线可以包括接地板30、第一辐射单元21、第二辐射单元22、第一接地单元351、第二接地单元352、第三接地单元352、第四接地单元354、第一馈电枝节31和第三馈电枝节33。应理解，第一辐射单元21和第二辐射单元22为垂向天线的主要辐射体。在一个实施例中，垂向天线的接地板30可以用来形成端射天线中的第三辐射单元23的至少一部分。

本申请的一个实施例提供的垂向天线可以是具有双极化特性的磁电偶极子(magneto electric dipole)天线，第一馈电枝节31用于激励第一辐射单元21和第二辐射单元22产生沿X轴的电场，激励垂向天线产生垂直极化辐射。第三馈电枝节33用于激励第一辐射单元21和第二辐射单元22产生沿Y轴的电场，激励垂向天线产生水平极化辐射。应理解，此处提及的垂直极化方向指的是X轴方向，水平极化方向指的是Y轴方向。

在一个实施例中，第一馈电枝节31可以沿X轴延伸，第一馈电枝节31的第一端在XY平面上的投影可以位于第二间隙C2在XY平面上的投影之内，第一馈电枝节31的第二端在XY平面上的投影可以位于第三间隙C3在XY平面上的投影之内。第一馈电枝节31横跨第一间隙C1，第一馈电枝节31的两端可以分别和第一辐射单元21、第二辐射单元22耦合连接。在一个实施例中，第一馈电枝节31可以激励第一辐射单元21、第二辐射单元22在第一孔径内形成垂直极化辐射。

在一个实施例中，第一间隙C1可以包括第一子间隙C11和第二子间隙C12，第一子间隙C11处于第一辐射体211和第三辐射体221之间，第二子间隙C12处于第二辐射体212和第四辐射体222之间，第三馈电枝节33可以沿Y轴延伸，第三馈电枝节33的第一端在XY平面上的投影可以位于第一子间隙C11在XY平面上的投影之内，第三馈电枝节33的第二端在XY平面上的投影可以位于第二子间隙C12在XY面上的投影之内。第三馈电枝节33横跨第二间隙C2和第三间隙C3构成的间隙，第三馈电枝节33的第一端可以和第一辐射体211、第三辐射体221耦合连接，第三馈电枝节33的第二端可以和第二辐射体212、第四辐射体222耦合连接。在一个实施例中，第三馈电枝节33可以激励第一辐射单元21、第二辐射单元22在第三孔径内形成水平极化辐射。

在一个实施例中，第一辐射单元21和第二辐射单元22可以沿X轴间隔排布。在一个实施例中，第一辐射单元21和第二辐射单元22均为金属层，可以设置在同一平面内，例如，均平行于XY平面(允许存在少许偏差)。在一个实施例中，基板20的一层金属层可以形成第一辐射单元21和第二辐射单元22。在一个实施例中，第一辐射单元21和第二辐射单元22可以与基板20内部的金属层在同一工艺下形成，以简化制备工艺。

第一馈电枝节31可以由金属层形成，可以设置在同一平面内，例如，平行于XY平面。示例性地，第一馈电枝节31所在的金属层可以和第一辐射单元21、第二辐射单元22所在的金属层共面。第三馈电枝节33可以由金属层形成，可以设置在同一平面内，例如，平行于XY平面。示例性地，第三馈电枝节33和第一馈电枝节31可以设置在基板20内的不同金属层中。

在一种实施例中，第一接地单元351可以连接在第一辐射体211的接近第二辐射体212和第三辐射体221的拐角处，第二接地单元352可以连接在第二辐射体212的接近第一辐射体211和第四辐射体222的拐角处。第一接地单元351和第二接地单元352均可以沿Z轴延伸，为导电连接孔结构。

在一种实施例中，第三接地单元361可以呈金属墙结构，该金属墙可以连接在第三辐射体221的靠近第一辐射体211的一侧，第四接地单元362可以呈金属墙结构，该金属墙可以连接在第四辐射体222的靠近第二辐射体212的一侧。该金属墙可以沿Z轴延伸，为导电连接孔结构。

在一种实施方式中，第一间隙C1的宽度和第二间隙C2、第三间隙C3的宽度可以相同。在一种实施方式中，第一辐射单元21和第二辐射单元22的面积和形状可以相同。在一种实施方式中，第一辐射体211、第二辐射体212、第三辐射体221、第四辐射体222的面积和形状可以相同，并呈中心对称。

第一辐射体211、第二辐射体212、第三辐射体221、第四辐射体222的形状在本申请实施例中不做具体限制，这四个辐射体均可以设置为矩形，或者如图中所示的具有缺角的矩形。在一种示例中，四个辐射体尺寸和形状相同，均可以设置为具有一个正方形缺角的正方形，任意两个辐射体之间的间距相同，四个辐射体整体上构成一个四角均具有正方向缺角的大正方形。应理解，辐射体上增加缺角可以增加辐射体的电长度。应理解，辐射体的任意位置都可以设置任意形状的缺角/凹进部或者突出部，其不应作为对本申请的限制。

图9为本申请一实施例提供的天线结构中的端射天线的结构示意图。参考图9所示，本申请实施例提供的端射天线可以包括接地板30、第二辐射单元22、第三辐射单元23、第四辐射单元24、第三接地单元361、第四接地单元362、第二馈电枝节32和第四馈电枝节34。

本申请的一个实施例提供的端射天线可以是具有双极化特性的磁电偶极子(magneto electric dipole)天线，第二馈电枝节32用于激励第二辐射单元22和第三辐射单元23产生沿Z轴的电场，激励端射天线产生垂直极化辐射。第四馈电枝节34用于激励第四辐射单元24产生沿Y轴的电场，激励端射天线产生水平极化辐射。应理解，此处提及的垂直极化方向指的是Z轴方向，水平极化方向指的是Y轴方向。

在一个实施例中，第二馈电枝节32可以沿Z轴延伸，第二馈电枝节32的一端和第二辐射单元22耦合连接。第二馈电枝节32横跨第二孔径，第二馈电枝节32的第一端可以和第三辐射单元23耦合连接，第二馈电枝节32的第二端可以和第二辐射单元22连接。在一个实施例中，第二馈电枝节32可以激励第二辐射单元22和第三辐射单元23在第二孔径内形成垂直极化辐射。

第二馈电枝节32可以为基板20内的导电连接孔结构，其可以为采用金属材料填充于连接孔形成的实心金属柱结构，也可以为采用金属材料部分或全部覆盖连接孔的孔壁之后形成的金属层。本文中的导电连接孔均可作此理解。

在一个实施例中，第二辐射单元22和第三辐射单元23可以为不同平面内的两个金属层，例如可以平行且相对设置。在一个实施例中，第二辐射单元22和第三辐射单元23均可以平行于XY平面(允许存在少许偏差)。

在一种实施方式中，第二辐射单元22和第三辐射单元23的面积和形状相同。在一个实施例中，第二辐射单元22和第三辐射单元23正对设置，例如，第三辐射单元23在第二辐射单元22的正投影完全覆盖第二辐射单元22。在另一些实施方式中，第二辐射单元22和第三辐射单元23的面积和/或形状也可以不相同。在另一些实施方式中，第二辐射单元22和第三辐射单元23也可以不完全正对，例如，上第二辐射单元22和第三辐射单元23也可以部分正对。

第四辐射单元24可以包括沿Y轴间隔排布的第七辐射体241和第八辐射体242，在一个实施例中，第七辐射体241和第八辐射体242均可以垂直于XY平面设置。

在一个实施例中，第七辐射体241和第八辐射体242的面积和形状相同，且可以相对于第三孔径呈镜像对称设计。在一种实施方式中，第七辐射体241和第八辐射体242可以垂直于YZ平面设置，例如，第七辐射体241和第八辐射体242可以呈平行且相对设置。在另一种实施方式中，第七辐射体241和第八辐射体242可以相对于YZ平面呈夹角设置。例如，第七辐射体241和第八辐射体242可以不平行。示例性地，如图中所示，第七辐射体241的第一端和第三接地单元361连接，第七辐射体241的第二端向着远离第八辐射体242的一侧延伸，第八辐射体242的第一端和第四接地单元362连接，第八辐射体242的第二端向着远离第七辐射体241的一侧延伸。也即，自X+至X-的方向，自远离第一辐射单元21的方向至靠近第一辐射单元21的方向，第七辐射体241和第八辐射体242在Y方向上的距离可以逐渐减小。

在一个实施例中，第四馈电枝节34可以包括第一馈电结构341和第二馈电结构342，第一馈电结构341的端部和第七辐射体241耦合连接，第二馈电结构342的端部和第八辐射体242耦合连接。在一个实施例中，第一馈电结构341和第二馈电结构342上可以搭载差分信号，承载大小相同且相位相反的电流，以非连接的电容性耦合实现激励。在一个实施例中，第四馈电枝节34可以激励第七辐射体241和第八辐射体242之间形成水平极化辐射。

第一馈电结构341和第二馈电结构342整体呈金属线结构，可以由基板20中的同一层金属层形成，以简化制备工艺。

本申请实施例提供的端射天线中，第二辐射单元22的接地结构为第三接地单元361和第四接地单元362，在此不再赘述。第三辐射单元23可以为接地板30的一部分，可实现直接接地。第七辐射体241可以和第三接地单元361连接，第八辐射体242可以和第四接地单元362连接，从而实现第四辐射单元24的间接接地。

结合图8和图9不难看出，本申请实施例提供的垂向天线与端射天线，共构复用了第二辐射单元22、第三接地单元361和第四接地单元362。在一个实施例中，第二辐射单元22可以同时作为垂向天线与端射天线的辐射体的至少一部分。在一个实施例中，第三接地单元361和第四接地单元362可以在垂向天线中用来与接地板30断开连接(例如通过开关断开来实现)使得第二辐射单元22作为垂向天线的辐射体进行辐射，而在端射天线中第三接地单元361和第四接地单元362可以与接地板连接(例如通过开关接通来实现)使得第二辐射单元22短路以满足端射天线的辐射边界条件。在一个实施例中，垂向天线与端射天线还可以复用第三辐射单元23，其中，第三辐射单元23可以作为垂向天线的参考地，同时作为端射天线的辐射体。因此本申请实施例提供的天线结构，在兼并了垂向天线和端射天线的功能的同时，可以大幅减少垂向天线与端射天线的整合面积。

另外，本申请实施例提供的天线结构，可以实现双极化垂向天线和双极化端射天线，以实现天线结构200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，满足信号传输的要求。

图10为本申请一实施例提供的天线结构的平面展开示意图，图11为本申请一实施例提供的天线结构的平面孔径结构折叠后的拓谱图。应理解，图10为不考虑接地板30、第一接地单元35、第二接地单元36，仅将第一辐射单元21、第二辐射单元22、第三辐射单元23摊成平面结构得到的辐射体之间的槽孔示意图，辐射体之间的槽孔即天线结构200的辐射孔径。图11为将图10中平面的辐射孔径结构，沿着图10中的虚线做折叠后得到的立体的辐射孔径结构示意图。

其中，BR_V指的是垂向天线的垂直极化模式下的辐射孔径电场分布，BR_H指的是垂向天线的水平极化模式下的辐射孔径电场分布，EF_V指的是端射天线的垂直极化模式下的辐射孔径电场分布，EF_H指的是端射天线的水平极化模式下的辐射孔径电场分布。应理解，BR_V的辐射孔径可以认为是上述第一孔径，BR_H的辐射孔径可以认为是上述第三孔径，EF_V的辐射孔径可以认为是上述第二孔径，EF_H的辐射孔径可以认为包括第三间隙C3和第四间隙C4之间的空间。需要注意的是，BR_H的辐射孔径和EF_H的辐射孔径存在部分区域重合。

参考图10和图11所示，BR_V和BR_H之间的电场正交，所以双极化垂向天线高隔离、可同时操作；同样，EF_V、EF_H之间的电场正交，所以双极化端射天线高隔离、可同时操作。

需要说明的是，本申请实施例提供的天线结构将垂向天线和端射天线中的第二辐射单元进行复用，通过电路控制可以重构天线辐射场型(Antenna Pattern Re-configurable)，使天线结构的辐射场型可以为垂向方向的场型或端射方向的场型。该电路控制的实现方式可以为在天线结构200内增加设置开关。

结合图7-图9，天线结构200内可以设置第一开关SW1和第二开关SW2，第一开关SW1可以连接在第三接地单元361和接地板30之间。在一个实施例中，第一开关SW1位于第三接地单元361的远离第四辐射体222的一侧。第二开关SW2可以连接在第四接地单元362和接地板30之间。在一个实施例中，第二开关SW2位于第四接地单元362的远离第三辐射体221的一侧。

第一开关SW1用来控制第三辐射体221是否接地，第二开关SW2用来控制第四辐射体222是否接地，第一开关SW1和第二开关SW2用来控制第二辐射单元22是否接地。

当天线结构200处于端射模式时，为了强制满足EF_V的电场最小边界条件，因此会通过控制第一开关SW1和第二开关SW2短路(turn on)，使第二辐射单元22接地，以此创造EF_V辐射孔径内两侧电场最小的边界条件；当天线结构200处于垂向模式时，通过控制第一开关SW1和第二开关SW2断路(turn off)，让主要的辐射孔径回到BR_V、BR_H。

继续结合图7-图9，天线结构200内还可以设置第三开关SW3和第四开关SW4。第三开关SW3可以连接在第五辐射体231和第六辐射体232之间。在一个实施例中，第三开关SW3位于第三辐射单元23的远离第一辐射单元21的一侧。第四开关SW4可以连接在第三辐射体221和第四辐射体222之间。在一个实施例中，第三开关SW3位于第二辐射单元22的靠近第一辐射单元21的一侧。

第三开关SW3用来控制第五辐射体231和第六辐射体232之间的短路或短路，第四开关SW4用来控制第三辐射体221和第四辐射体222之间的短路或短路。

当天线结构200处于垂向模式时，控制第三开关SW3短路(turn on)且第四开关SW4断路(turn off)；当天线结构200处于端射模式时，控制第三开关SW3断路(turn off)，第四开关SW4短路(turn on)，以此达到垂向与端射的场型操作。

本申请的实施例可以通过同时设置第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3和第四开关SW4，以提升场型切换收益与操作带宽。

在本申请的一个实施例中，应可理解，开关通常会带有寄生的短路时的电阻(Ron)以及断路时的电容(Coff)，第三开关SW3和第四开关SW4放置在天线模式的大电场区域，对天线模式有加载。在一个实施例中第三开关SW3和第四开关SW4的电容≤10fF。

图12为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的结构示意图，其中为了便于理解图中被第一辐射体211遮挡的结构，对第一辐射体211做了隐藏处理(如虚线)。参考图12所示，本申请实施例中，第一馈电枝节31的第一端和第一馈入部311连接，第一馈入部311可以位于第一馈电枝节31的朝向接地板30的一侧，第一馈入部311可以沿Z轴延伸并连接馈源(图中未示出)。

第一馈电枝节31为垂向天线的垂直极化馈电枝节，第一馈入部311可以与收发芯片105的射频口电连接，以实现与馈源的连接，该电连接例如可以通过微带线等馈线实现。第一馈电枝节31和第一馈入部311整体可以视为“Γ”型。

第三馈电枝节33的第一端和第二馈入部331连接，第二馈入部331可以位于第三馈电枝节33的朝向接地板30的一侧，第二馈入部331可以沿Z轴延伸并连接馈源。

第三馈电枝节33为垂向天线的水平极化馈电枝节，第二馈入部331可以与收发芯片105的射频口电连接，以实现与馈源的连接，该电连接例如可以通过微带线等馈线实现。第三馈电枝节33和第二馈入部331整体可以视为“Γ”型。

第一馈电枝节31和第三馈电枝节33呈正交设置，且互相之间绝缘，第一馈电枝节31和第三馈电枝节33可以设置在基板20内的不同金属层中，示例性地，第一馈电枝节31可以与第一辐射体211、第二辐射体212、第三辐射体221、第四辐射体222处于同一层金属层中，以简化制备工艺，第三馈电枝节33则可以位于第一馈电枝节31下方(定义Z轴正方向为上，Z轴负方向为下)的另一个金属层中，这两个金属层之间设置有绝缘层。

需要说明的是，第一馈入部311和第二馈入部331在图中呈现为柱状结构，以利于附图的直观理解。应理解，第一馈入部311和第二馈入部331可以为基板20内的导电连接孔结构，其可以为采用金属材料填充于连接孔形成的实心金属柱结构，也可以为采用金属材料部分或全部覆盖连接孔的孔壁之后形成的金属层。

图13为本申请一实施例提供的天线结构的侧视图。参考图12和图13所示，在一种可能的实施方式中，第一接地单元351可以包括依次连接的第一接地段3511、第二接地段3512和第三接地段3513，第一接地段3511连接第一辐射体211，第三接地段3513连接至接地板30，第一接地段3511和第三接地段3513可以沿Z轴延伸，为导电连接孔结构，第二接地段3512可以沿XY平面延伸，由基板20内的部分金属层形成。第一接地单元351整体包括折弯的三段，总的电长度为1/4λ，通过将第一接地单元351设置为多段弯折结构，有利于降低第一辐射体211和接地板30之间的高度，从而减小天线结构200整体的体积。

第一接地单元351的位置在本申请中不做具体限制，示例性地，第一接地段3511可以连接在第一辐射体211的接近第二辐射体212和第三辐射体221的拐角处，第二接地段3512和第三接地段3513在第一辐射体211上的正投影位于第一辐射体211内部，以避免第二接地段3512和第三接地段3513干涉到第一馈入部311。

另外，第一接地单元351和第二接地单元352的结构可以相对于第三孔径呈镜像对称设置，第二接地单元352的结构可以与第一接地单元351的结构相似，同样包括三段，在此不再赘述。

应理解，在另一种可能的实施方式中，第一接地单元351和第二接地单元352均可以为沿Z轴延伸的导电连接孔结构，其总的电长度满足1/4λ，此时，可以参考图7和图8中所示的实施方式，第一接地单元351和第二接地单元352均不存在弯折段，可以简化接地结构设计。

图14为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的结构示意图，其中为了便于理解图中被第四辐射体222遮挡的结构，对第四辐射体222做了隐藏处理(如虚线)。参考图14所示，第二馈电枝节32的一端可以和馈源连接(图中未标记)，另一端可以和连接枝节321连接，连接枝节321可以连接在第三辐射体221和第四辐射体222之间。第二馈电枝节32为端射天线的垂直极化馈电枝节，连接枝节321用来实现第二馈电枝节32和第二辐射单元22的直接馈电。

第二馈电枝节32可以为基板20内的导电连接孔结构，连接枝节321可以设置在基板20内一个金属层中，示例性地，连接枝节321可以和第一馈电枝节31、第一辐射体211、第二辐射体212、第三辐射体221、第四辐射体222处于同一层金属层中，以简化制备工艺。

结合图9所示，第一馈电结构341可以包括依次连接的第四馈入部3411、第一连接部3412和第四馈电部3413，第四馈入部3411和馈源连接，第四馈电部3413设置在第七辐射体241的背向第八辐射体242的一侧；第二馈电结构342可以包括依次连接的第五馈入部3421、第二连接部3422和第五馈电部3423，第五馈入部3421和馈源连接，第五馈电部3423设置在第八辐射体242的背向第七辐射体241的一侧。

其中，第四馈入部3411、第四馈电部3413、第五馈入部3421、第五馈电部3423可以沿X轴延伸，第一连接部3412和第二连接部3422可以沿Y轴延伸。第一馈电结构341和第二馈电结构342整体呈金属线结构，可以由基板20中的同一层金属层形成，以简化制备工艺。

第四馈电枝节34为端射天线的水平极化馈电枝节，且为耦合电容式激励结构。第四馈电枝节34设置在第二辐射单元22和第三辐射单元23之间，第一馈电结构341和第二馈电结构342上搭载差分信号，承载大小相同且相位相反的电流，以非连接的电容性耦合实现激励。本实施例所示第四馈电枝节34在靠近第四辐射单元24处进行激励，采用耦合式馈入的方式激励第四辐射单元24，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。应理解，通过调整第一馈电结构341和第二馈电结构342的线宽，以及间距，来实现对第四馈电枝节34的差分特征阻抗的调整。

第四馈电枝节34还包括寄生单元343，寄生单元343和第一馈电结构341和第二馈电结构342共面，寄生单元343设置在第一馈电结构341和第二馈电结构342的背向第七辐射体241和第八辐射体242的一侧，且与第一馈电结构341和第二馈电结构342间隔设置，寄生单元343沿Y轴延伸，并与第一连接部3412和第二连接部3422平行且间隔设置。

寄生单元343、第一馈电结构341和第二馈电结构342由基板20中的同一层金属层形成，以简化制备工艺。寄生单元343可以加强第一馈电结构341和第二馈电结构342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。

图15为本申请一实施例提供的天线结构的另一角度的侧视图。参考图14和图15所示，在一种可能的实施方式中，第三接地单元361可以包括第一接地墙361a和第二接地墙361b，第一接地墙361a和第二接地墙361b分别与第三辐射体221连接于第一位置和第二位置，第一位置和第二位置在第三辐射体221上间隔排布。在一个实施例中，第一接地墙361a位于第三辐射体221的靠近第四辐射体222的一侧，第七辐射体241和第一接地墙361a连接，第二接地墙361b和接地板30之间连接有第一开关SW1。

第四接地单元362可以包括第三接地墙362a和第四接地墙362b，第三接地墙362a和第四接地墙362b分别与第四辐射体222连接于第三位置和第四位置，第三位置和第四位置在第四辐射体222上间隔排布。在一个实施例中，第三接地墙362a位于第四辐射体222的靠近第三辐射体221的一侧，第八辐射体242和第三接地墙362a连接，第四接地墙362b和接地板30之间连接有第二开关SW2。

第三接地单元361可以呈具有第一镂空区361c的金属墙结构，该金属墙可以被第一镂空区361c分为第一接地墙361a和第二接地墙361b。第四接地单元362的结构可以与第三接地单元361的结构相同，第四接地单元362可以呈具有第二镂空区362c的金属墙结构，该金属墙可以被第二镂空区362c分为第三接地墙362a和第四接地墙362b。

其中，镂空区用来减少不必要的谐振，镂空区的尺寸在本申请实施例中不做具体限制。第一接地墙361a的宽度可以大于第二接地墙361b的宽度，第一开关SW1可以连接在第二接地墙361b处。第三接地墙362a的宽度可以大于第四接地墙362b的宽度，第二开关SW2可以连接在第四接地墙362b处。

第三接地墙362a可以包括依次连接的第四接地段3621、第五接地段3622和第六接地段3623，第四接地段3621连接第四辐射体222，第六接地段3623连接至接地板30，第四接地段3621和第六接地段3623可以沿Z轴延伸，为导电连接孔结构，第五接地段3622可以沿XY平面延伸，由基板20内的部分金属层形成。第三接地墙362a整体包括折弯的三段，总的电长度为1/4λ，通过将第三接地墙362a设置为多段弯折结构，有利于降低第四辐射体222和接地板30之间的高度，从而减小天线结构200整体的体积。

应理解，第一接地墙361a的结构可以与第三接地墙362a的结构相同，并相对于第三孔径呈轴对称设置，第一接地墙361a的结构在此不再赘述。

应理解，在另一种可能的实施方式中，第一接地墙361a和第三接地墙362a可以为沿Z轴延伸的导电连接孔结构，其总的电长度满足1/4λ，此时，可以参考图7-图9所示的实施方式，第一接地墙361a和第三接地墙362a不存在弯折段，可以简化结构设计。

图16为本申请一实施例提供的金属墙的结构示意图。参考图16所示，在一种可能的实施方式中，接地墙361a、361b、362a、362b以及辐射体241、242整体呈金属墙结构，该金属墙可以由多个导电连接孔构成，多个导电连接孔之间可以具有间隔，且多个导电连接孔可以通过金属层连通，每一个导电连接孔结构，可以为采用金属材料填充于连接孔形成的实心金属柱结构，也可以为采用金属材料部分或全部覆盖连接孔的孔壁之后形成的金属层。

在另一种可能的实施方式中，金属墙结构可以呈完整的墙体结构，该完整的墙体结构可以为采用金属材料填充于长条形腔体后形成的实心金属柱结构，也可以为采用金属材料部分或全部覆盖长条形腔体的内壁之后形成的金属层。

在一种实施例中，上述本申请实施例提供的天线结构，可以支持毫米波频段，例如5G毫米波频段。应用在手机等电子设备中的毫米波天线模组，一个天线单元的长度和宽度例如可以小于4mm，厚度可以小于1.5mm。

图17为本申请一实施例提供的天线结构的俯视示意图。参考图17及图13所示，在一种具体的实施方式中，第一辐射单元21和接地板30之间的距离H1可以为0.9mm，第二辐射单元22和接地板30之间的距离H2可以为1.05mm，第一辐射单元21的长度L1可以为3.5mm，第二辐射单元22的长度L2可以为3.5mm，六个辐射体均可以为缺角正方形，该正方形的边长L3可以为1.55mm，该缺角可以为正方形，缺角的宽度L4可以为0.4mm，第一间隙C1、第二间隙C2、第三间隙C3、第四间隙C4的宽度可以相同，间隙宽度L5可以为0.4mm。

将上述尺寸为3.5*3.5*1.05mm³的天线单元，排列为图4所示的天线结构200，通过第一开关SW1和第二开关SW2的控制，选择开关短路或断路，搭配垂向双极化馈电枝节或端射双极化馈电枝节，激励天线结构200，可以得到天线结构200的辐射增益方向图。

图18为本申请一实施例提供的天线结构的辐射增益方向图。参考图18所示，BR代表垂向天线，最大增益朝向Theta＝0°的垂向方向(对应图7中+Z方向)，EF代表端射天线，最大增益是朝向Theta＝90°的端射方向(对应图7中+X方向)。本申请实施例提供的天线结构，共构了垂向天线和端射天线，相比于仅具有垂向天线的相关技术来说，覆盖角大概增加了90°，在Theta＝90°的端射方向上天线增益为7dB。由此可以看出，本申请实施例提供的天线结构200通过共构垂向天线和端射天线，可以达到不增加天线面积的同时，明显增加覆盖角和天线增益。

图19为本申请一实施例提供的天线结构的天线增益分布累积函数图。其中A1和A2代表仅设置垂向天线的相关技术的天线增益，B1和B2代表本申请中将上述天线结构200应用在电子设备100中，并按照图5中的位置进行排布后得到的具体量化的天线增益。A1和B1代表-27GHZ的频率，A2和B2代表-40GHZ的频率，20％的CDF是营运商规格下观测弱场强的重要指标，50％的CDF是3GPP规格下观测弱场强的重要指标。参考图19所示，在纵坐标为20％时，A2和B2的横坐标分别对应5.3和7.5，即同一频率-40GHZ下，相关技术提供的手机毫米波的天线增益为5.3dB，本申请为7.5dB，相比提升了2.2dB；在纵坐标为50％时，A2和B2在同一频率-40GHZ下，相关技术提供的手机毫米波的天线增益为8.6dB，本申请为9.2dB，相比提升了0.6dB。

图20为本申请一实施例提供的天线结构在YZ平面上的天线增益场型图，其中Theta＝0°的方向代表垂向方向，Theta＝90°的方向代表端射方向，BR_V与BR_H分别代表垂向模式的垂直极化和水平极化辐射场型图，EF_V与EF_H分别端射模式的垂直极化和水平极化辐射场型图。表1为本申请一实施例提供的天线结构的天线增益数据，表2为本申请一实施例提供的天线结构的天线覆盖角度的数据。

参考图20、表1和表2所示，以垂直极化为例，当操作在垂向模式时，可得到+Z方向的增益是4.2dB，而操作在端射模式时，+Z方向仅-2.0dB，因此通过场型切换，在+Z方向，可以得到6.2dB的切换收益；同样地，当操作在垂向模式时，在+X方向的增益仅有-3.8dB，但如果切换到端射模式，可以得到2.9dB的增益，因此通过场型切换，在+X方向，可以得到6.7dB的切换收益。另外，以大于0dB增益角度范围观察，仅有垂向天线的相关技术的增益覆盖角度为120°，本申请通过切换垂向与端射模式可以拓展覆盖角度至270°，因此本申请相比于相关技术在覆盖角度上的收益是150°。

表1

表2

上述图18-图20为本申请实施例提供的天线结构200在一种实施方式下的效果，该实施方式下，天线结构200为双极化场型可切换的共构垂向与端射天线，此时，天线结构200可以包括四个辐射单元21-24，四个馈电枝节31-34，两个开关SW1和SW2，通过切换开关并配合馈电枝节的选择，可以使天线结构实现双极化的垂向辐射场型或者双极化的端射辐射场型。

图21为本申请一实施例提供的天线结构的另一种结构示意图。参考图21所示，在另一些实施方式中，天线结构200可以为垂直极化双频带天线，此时，天线结构200可以包括三个辐射单元21-23，第一馈电枝节31、第二馈电枝节33，仅包括垂向垂直极化天线和端射垂直极化天线，垂向天线可以同时支持低频带与高频带，端射天线也可以同时支持低频带与高频带。其中，垂向垂直极化天线和端射垂直极化天线的结构和工作原理，可以参考上述双极化长兴可切换的共构垂向与端射天线的描述，在此不再赘述。

图22a为图21提供的天线结构在低频带下的垂向与端射垂直极化辐射增益场型图，图22b为图21提供的天线结构在高频带下的垂向与端射垂直极化辐射增益场型图。其中，低频带为29.0GHz，高频带为39.0GHz。低频带下，在+Z方向上，操作在垂向模式相比于操作在端射模式，可得到的切换收益是5.5dB，在+X方向上，操作在端射模式相比于操作在垂向模式，可以得到的8.9dB的切换收益。高频带下，在+Z方向上，操作在垂向模式相比于操作在端射模式，可得到的切换收益是5.8dB，在+X方向上，操作在端射模式相比于操作在端射模式，可以得到6.2dB的切换收益。

图23为本申请一实施例提供的天线结构的另一种结构示意图。参考图23所示，在另一些实施方式中，天线结构200可以为水平极化双频带天线，此时，天线结构200可以包括四个辐射单元21-24，第二馈电枝节32、第四馈电枝节34，仅包括垂向水平极化天线和端射水平极化天线，垂向天线可以同时支持低频带与高频带，端射天线也可以同时支持低频带与高频带。其中，垂向水平极化天线和端射水平极化天线的结构和工作原理，可以参考上述双极化长兴可切换的共构垂向与端射天线的描述，在此不再赘述。

图24a为图23提供的天线结构在低频带下的垂向与端射水平极化辐射增益场型图，图24b为图23提供的天线结构在高频带下的垂向与端射水平极化辐射增益场型图。其中，低频带为29.0GHz，高频带为39.0GHz。低频带下，在+X方向上，操作在端射模式相比于操作在垂向模式，可以得到的5dB的切换收益。高频带下，在+Z方向上，操作在垂向模式相比于操作在端射模式，可得到的切换收益是7.0dB，在+X方向上，操作在端射模式相比于操作在端射模式，可以得到2.0dB的切换收益。

总之，本申请实施例提供的天线结构，可以为双极化场型可切换的共构垂向与端射天线，或者，可以为垂直极化双频带天线，或者，可以为水平极化双频带天线，这三种实施方式下，相比于仅设置垂向天线或仅设置端射天线，皆可以得到明显的天线增益。

上述本申请实施例提供的天线结构，将垂向天线和端射天线中的第二辐射单元进行复用，通过电路控制可以重构天线辐射场型，使得天线结构的辐射场型可以为垂向方向或端射方向，且两种辐射模型下天线结构均支持双极化；本申请实施例提供的天线结构相比于仅设置垂向天线的相关技术来说，一方面，未增加天线面积，可以放置在电子设备的侧边，另一方面，可以提升辐射增益和信号覆盖角。本申请实施例提供的天线结构相比于仅将垂向天线和端射天线直接相邻摆放的相关技术来说，天线面积可以缩小至少30％。

上述本申请实施例提供的天线结构200为应用在手机中的毫米波天线模块，应理解，本申请实施例提供的天线结构200可以不限于应用在毫米波天线模块中。示例性地，本申请实施例提供的天线结构200还可以应用于基站天线、Wi-Fi分享器天线、头戴装置天线、空间定位天线、UWB(Ultra Wideband，超宽带)天线、IOT(Internet of Things，物联网)天线等。

在一种示例中，本申请实施例提供天线结构200可以应用在基站天线中，基站天线中的每个天线单元，通过共构垂向与端射切换，可以在不增加原有面积的条件下，增加端射方向的辐射场型，有效提升基站的信号覆盖范围，或是减少基站天线的数量。

在另一种示例中，本申请实施例提供天线结构200可以应用在吸顶式、贴壁式Wi-Fi分享器天线中，通过共构垂向与端射切换，可以使垂向天线辐射与用户相连接，或是切换到端射方向，与其他家用IOT电器、其他Wi-Fi分享器组成网格mesh grid，从而可以提升室内信号覆盖。

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)

1.一种天线结构，其特征在于，包括：接地板、第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元、第一馈电枝节和第二馈电枝节；

所述第一辐射单元和所述接地板沿虚拟的Z轴间隔排布且相对设置，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元沿虚拟的X轴间隔排布，所述第一辐射单元和所述第二辐射单元之间的第一间隙沿虚拟的Y轴延伸，所述第三辐射单元和所述第二辐射单元沿虚拟的Z轴间隔排布且相对设置，所述第一辐射单元、第二辐射单元、第三辐射单元分别和所述接地板耦合连接；

所述第一馈电枝节的至少一部分设置在第一孔径内，所述第一孔径包括所述第一间隙与所述接地板之间的空间，所述第二馈电枝节的至少一部分设置在第二孔径内，所述第二孔径包括所述第二辐射单元和所述第三辐射单元之间的空间；

其中，所述X轴、所述Y轴和所述Z轴两两垂直。

2.根据权利要求1所述的天线结构，其特征在于，所述第一辐射单元包括沿Y轴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的第二间隙沿X轴延伸；所述第二辐射单元包括沿Y轴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的第三间隙沿X轴延伸；所述第三辐射单元包括沿Y轴间隔排布的第五辐射体和第六辐射体，所述第五辐射体和所述第六辐射体之间的第四间隙沿X轴延伸。

3.根据权利要求2所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括第三馈电枝节，至少一部分所述第三馈电枝节设置在第三孔径内，所述第三孔径包括所述第二间隙和所述第三间隙与接地板之间的空间。

4.根据权利要求3所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括第四辐射单元和第四馈电枝节；

所述第四辐射单元设置在所述第三辐射单元和所述第二辐射单元之间且与接地板耦合连接，所述第四辐射单元包括第七辐射体和第八辐射体，所述第七辐射体设置于所述第三辐射体和所述第五辐射体之间，所述第八辐射体设置于所述第四辐射体和所述第六辐射体之间；

所述第四馈电枝节包括第一馈电结构和第二馈电结构，所述第一馈电结构与所述第七辐射体耦合连接，所述第二馈电结构与所述第八辐射体耦合连接。

5.根据权利要求4所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括第一接地单元、第二接地单元、第三接地单元和第四接地单元；

所述第一接地单元连接在所述第一辐射体和所述接地板之间，所述第二接地单元连接在所述第二辐射体和所述接地板之间，

所述第三接地单元连接在所述第三辐射体和所述接地板之间，所述第三接地单元连接在所述第三辐射体的面向所述第一辐射体的一端，所述第四接地单元连接在所述第四辐射体和所述接地板之间，所述第四接地单元连接在所述第四辐射体的面向所述第二辐射体的一端，所述第七辐射体和所述第三接地单元连接，所述第八辐射体和所述第四接地单元连接。

6.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第三接地单元包括第一接地墙和第二接地墙，所述第一接地墙和所述第二接地墙分别与所述第三辐射体连接于第一位置和第二位置，所述第一位置和所述第二位置在所述第三辐射体上间隔排布，其中所述第一接地墙位于所述第三辐射体的靠近所述第四辐射体的一侧，所述第七辐射体和所述第一接地墙连接，所述第二接地墙和所述接地板之间连接有第一开关；

所述第四接地单元包括第三接地墙和第四接地墙，所述第三接地墙和所述第四接地墙分别与所述第四辐射体连接于第三位置和第四位置，所述第三位置和所述第四位置在所述第四辐射体上间隔排布，其中所述第三接地墙位于所述第四辐射体的靠近所述第三辐射体的一侧，所述第八辐射体和所述第三接地墙连接，所述第四接地墙和所述接地板之间连接有第二开关。

7.根据权利要求2-6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构还包括第三开关和第四开关，所述第三开关连接在所述第五辐射体和第六辐射体之间，所述第三开关位于所述第三辐射单元的远离所述第一辐射单元的一端，所述第四开关连接在所述第三辐射体和所述第四辐射体之间，所述第四开关位于所述第二辐射单元的靠近所述第一辐射单元的一端。

8.根据权利要求5所述的天线结构，其特征在于，所述第七辐射体和所述第八辐射体均垂直于所述接地板设置，所述第七辐射体的第一端和所述第三接地单元连接，所述第七辐射体的第二端向着远离所述第八辐射体的一侧延伸，所述第八辐射体的第一端和所述第四接地单元连接，所述第八辐射体的第二端向着远离所述第七辐射体的一侧延伸。

9.根据权利要求2-8任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一馈电枝节沿所述X轴延伸，所述第一馈电枝节的第一端在XY平面上的投影位于所述第二间隙在所述XY平面上的投影之内，所述第一馈电枝节的第二端在所述XY平面上的投影位于所述第三间隙在所述XY平面上的投影之内；

所述第二馈电枝节沿所述Z轴延伸，所述第二馈电枝节的一端和所述第二辐射单元耦合连接。

10.根据权利要求3-6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第一间隙包括第一子间隙和第二子间隙，所述第一子间隙处于所述第一辐射体和所述第三辐射体之间，所述第二子间隙处于所述第二辐射体和所述第四辐射体之间，所述第三馈电枝节沿所述Y轴延伸，所述第三馈电枝节的第一端在XY平面上的投影位于所述第一子间隙在所述XY平面上的投影之内，所述第三馈电枝节的第二端在所述XY平面上的投影位于所述第二子间隙在所述XY面上的投影之内。

11.根据权利要求5或6所述的天线结构，其特征在于，所述第一接地单元包括依次连接的第一接地段、第二接地段和第三接地段，所述第一接地段连接所述第一辐射体，所述第三接地段连接所述接地板，所述第一接地段和所述第三接地段沿所述Z轴延伸，所述第二接地段沿XY平面延伸。

12.根据权利要求5或6所述的天线结构，其特征在于，所述第三接地墙包括依次连接的第四接地段、第五接地段和第六接地段，第四接地段连接所述第四辐射体，所述第六接地段连接所述接地板，所述第四接地段和所述第六接地段沿Z轴延伸，所述第五接地段沿XY平面延伸。

13.根据权利要求1-12任一项所述的天线结构，其特征在于，所述第三辐射单元复用所述接地板的部分结构。

14.根据权利要求4-6任一项所述的天线结构，其特征在于，所述天线结构包括垂向天线和端射天线，所述垂向天线包括所述第一辐射单元、所述第二辐射单元、所述第一馈电枝节、所述第三馈电枝节和所述接地板，所述端射天线包括所述第二辐射单元、所述第三辐射单元、所述第四辐射单元、所述第二馈电枝节、所述第四馈电枝节和所述接地板。

15.根据权利要求14所述的天线结构，其特征在于，所述垂向天线包括垂向垂直极化场型和垂向水平极化场型，所述第一馈电枝节为所述第一辐射单元、第二辐射单元馈电以构成所述垂向垂直极化场型，所述第三馈电枝节为所述第一辐射单元、第二辐射单元馈电以构成所述垂向水平极化场型；

所述端射天线包括端射垂直极化场型和端射水平极化场型，所述第二馈电枝节为所述第二辐射单元、第三辐射单元馈电以构成所述端射垂直极化场型，所述第四馈电枝节为所述第四辐射单元馈电以构成所述端射水平极化场型。

16.根据权利要求2-12任一项所述的天线结构，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、所述第四辐射体均为具有缺角的矩形，所述第一辐射体、所述第二辐射体、所述第三辐射体、所述第四辐射体关于中心点呈中心对称。

17.一种封装天线，其特征在于，包括收发芯片和权利要求1-16任一项所述的天线结构，所述收发芯片和所述天线结构电连接并且封装在同一个基板内。

18.一种芯片，其特征在于，包括射频模组和权利要求1-16任一项所述的天线结构。

19.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-16任一项所述的天线结构或者权利要求17所述的封装天线或者权利要求18所述的芯片。

20.根据权利要求19所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备包括相对设置的正面和背面，所述正面和所述背面通过中框连接，所述中框包括依次连接的顶部、右侧部、底部和左侧部；

所述天线结构的数量为三个，其中一个所述天线结构设置在所述电子设备的背面且与所述顶部的上边缘距离不超过第一阈值，另两个所述天线结构分别设置在所述左侧部和所述右侧部，且分别与所述左侧部的左边缘和所述右侧部的右边缘距离不超过第二阈值内。

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