CN117638467A - 天线模组、天线阵列及电子设备 - Google Patents

天线模组、天线阵列及电子设备 Download PDF

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林志成
白婵
闫登辉
钟永卫
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Xidian University
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Abstract

本申请提供一种馈电结构简单且能够通过相移提高辐射性能的天线模组、天线阵列及电子设备。天线模组包括辐射单元及馈电单元。辐射单元包括一对第一辐射臂和一对第二辐射臂。馈电单元包括第一馈电件和第二馈电件。第一馈电件电连接射频信号源,且耦合连接一对第一辐射臂。第二馈电件的第三馈电部电连接一个第二辐射臂,第二馈电件的第四馈电部电连接另一个第二辐射臂,第二馈电件的巴伦馈电部包括第一馈电端口、第二馈电端口和第三馈电端口,第一馈电端口电连接射频信号源,第二馈电端口电连接第三馈电部,第三馈电端口电连接第四馈电部。天线阵列包括多个呈阵列排布的天线模组。电子设备包括设备本体、天线模组或天线阵列。

Description

天线模组、天线阵列及电子设备
技术领域
本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种天线模组、天线阵列及电子设备。
背景技术
随着通信技术的发展,具有天线模组、天线阵列以实现通信功能的电子设备的应用越来越广泛。然而,相关技术中,设置在电子设备中的天线模组、天线阵列与无线设备进行通信时,性能较差。因此,如何提升该天线模组、天线阵列的通信性能,成为需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种馈电结构简单且能够通过相移提高辐射性能的天线模组、天线阵列及电子设备。
一方面,本申请提供了一种天线模组,包括:
辐射单元,包括沿第一方向设置的一对第一辐射臂和沿第二方向设置的一对第二辐射臂,所述第一方向与所述第二方向相交;及
馈电单元,包括间隔设置的第一馈电件和第二馈电件,所述第一馈电件包括依次相连的传输部、第一馈电部和第二馈电部,所述传输部用于电连接射频信号源,所述射频信号源用于产生射频电流,所述第一馈电部与一个所述第一辐射臂相对设置并耦合,所述第二馈电部与另一个所述第一辐射臂相对设置并耦合,所述第二馈电件包括第三馈电部、第四馈电部和巴伦馈电部,所述第三馈电部的一端电连接一个所述第二辐射臂,所述第四馈电部的一端电连接另一个所述第二辐射臂,所述巴伦馈电部包括第一馈电端口、第二馈电端口和第三馈电端口,所述第一馈电端口用于电连接所述射频信号源,所述第二馈电端口电连接所述第三馈电部的另一端,所述第三馈电端口电连接所述第四馈电部的另一端,所述巴伦馈电部用于传输所述射频电流并用于使所述第三馈电部的射频电流与所述第四馈电部的射频电流之间存在相位偏移。
另一方面,本申请还提供了一种天线阵列,包括多个所述的天线模组,所述多个天线模组沿所述第一方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组的第一辐射臂相耦合;和/或,所述多个天线模组沿所述第二方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组的第二辐射臂相耦合。
再一方面,本申请还提供了一种电子设备,包括设备本体、所述的天线模组或者所述的天线阵列,所述设备本体用于承载所述天线模组或所述天线阵列。
本申请提供的天线模组包括一对第一辐射臂、一对第二辐射臂、第一馈电件和第二馈电件,由于第一馈电件电连接射频信号源,且耦合连接一对第一辐射臂,第二馈电件的第三馈电部电连接一个第二辐射臂,第二馈电件的第四馈电部电连接另一个第二辐射臂,第二馈电件的巴伦馈电部的三个馈电端口分别电连接第三馈电部、第四馈电部和射频信号源,因此第一馈电件和第二馈电件分别形成一对第一辐射臂和一对第二辐射臂的馈电系统,可用于一对第一辐射臂和一对第二辐射臂的馈电,第一馈电件和第二馈电件所形成的馈电系统的结构简单,利于生产。此外,巴伦馈电部用于使第三馈电部的射频电流与第四馈电部的射频电流之间产生相位偏移,可控制一对第二辐射臂的射频电流之间的相位差,实现一对第二辐射臂的辐射特性,产生第二方向的极化,进而有利于提高其与无线设备进行通信时的通信性能。
本申请提供的天线阵列包括多个呈阵列排布的天线模组,因此天线阵列具有馈电结构简单、能够产生第二方向的极化,通信性能较好的特性。本申请提供的电子设备包括上述天线模组或上述天线阵列,因此同样具有馈电结构简单、布局灵活、通信性能较好的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;
图2为图1所示电子设备包括设备本体和天线模组的结构示意图;
图3为图1所示电子设备包括设备本体和天线阵列的结构示意图;
图4为本申请实施例提供的一种天线模组的结构示意图;
图5为图4所示天线模组包括一对第一辐射臂、一对第二辐射臂、第一馈电件及第二馈电件的分解结构示意图;
图6为图4所示天线模组中一对第二辐射臂、第二馈电件的结构示意图;
图7为图4所示天线模组还包括介质层的结构示意图;
图8为图4所示天线模组中一对第一辐射臂、第一馈电件及导电连接部的结构示意图;
图9为图4所示天线模组还包括接地组的结构示意图;
图10为图9所示天线模组中第二馈电件的巴伦馈电部至少部分位于接地组的第一接地件与第二接地件之间的结构示意图;
图11为图9所示天线模组的第二馈电件包括第三馈电部、第四馈电部及巴伦馈电部的结构示意图;
图12为图4所示天线模组还包括接地件的结构示意图;
图13为图12所示天线模组中第二馈电件的巴伦馈电部位于接地件背离辐射单元的一侧的结构示意图;
图14为图12所示天线模组的第二馈电件包括第三馈电部、第四馈电部及巴伦馈电部的结构示意图;
图15为图12所示天线模组还包括一对第一耦合贴片、一对第二耦合贴片、第一耦合接地件、第二耦合接地件、第三耦合接地件及第四耦合接地件的结构示意图;
图16为图15所示天线模组的分解结构示意图;
图17为本申请实施例提供的一种天线阵列的示意图;
图18为图17所示天线阵列的局部放大示意图;
图19为本申请实施例提供的另一种天线阵列的示意图;
图20为图19所示天线阵列的局部放大示意图;
图21为本申请实施例提供的再一种天线阵列的示意图;
图22为本申请实施例提供的天线阵列还包括第一耦合枝节和第二耦合枝节的结构示意图;
图23为本申请实施例提供的一种天线模组的第一极化驻波比仿真结果示意图;
图24为本申请实施例提供的一种天线模组的第二极化驻波比仿真结果示意图;
图25为本申请实施例提供的一种天线模组在第一极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图;
图26为本申请实施例提供的一种天线模组在第二极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图;
图27为本申请实施例提供的一种天线模组在第一极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图;
图28为本申请实施例提供的一种天线模组在第二极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图;
图29为本申请实施例提供的一种天线阵列扫描角0°时随频率变化的第一极化的最大辐射方向图;
图30为本申请实施例提供的一种天线阵列扫描角0°时随频率变化的第二极化的最大辐射方向图;
图31为本申请实施例提供的一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图32为本申请实施例提供的一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图33为本申请实施例提供的一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图34为本申请实施例提供的一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图35为本申请实施例提供的一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图36为本申请实施例提供的一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图37为本申请实施例提供的一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图38为本申请实施例提供的一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图39为本申请实施例提供的一种天线模组的第一极化驻波比仿真结果示意图;
图40为本申请实施例提供的另一种天线模组的第二极化驻波比仿真结果示意图;
图41为本申请实施例提供的另一种天线模组在第一极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图;
图42为本申请实施例提供的另一种天线模组在第二极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图;
图43为本申请实施例提供的另一种天线模组在第一极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图;
图44为本申请实施例提供的另一种天线模组在第二极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图;
图45为本申请实施例提供的另一种天线阵列扫描角0°时随频率变化的第一极化的最大辐射方向图;
图46为本申请实施例提供的另一种天线阵列扫描角0°时随频率变化的第二极化的最大辐射方向图;
图47为本申请实施例提供的另一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图48为本申请实施例提供的另一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图49为本申请实施例提供的另一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图50为本申请实施例提供的另一种天线阵列在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图51为本申请实施例提供的另一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图52为本申请实施例提供的另一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图;
图53为本申请实施例提供的另一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图;
图54为本申请实施例提供的另一种天线阵列在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,本申请所描述的实施例仅仅是一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请提供的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请的保护范围。
在本申请中提及“实施例”或“实施方式”意味着,结合实施例或实施方式所描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的、独立的或备选的实施例。本领域技术人员可以显式地和隐式地理解的是,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及它们任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
如图1所示,图1为本申请实施例提供的一种电子设备100的结构示意图。电子设备100可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、计算机、手表、无人机、机器人、基站、雷达、客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)、车载设备、家电设备等具有无线通信功能的设备。本申请实施例以手机为例。
请参照图1至图3,电子设备100包括设备本体3,天线模组1或天线阵列2。其中,设备本体3用于承载所述天线模组1或所述天线阵列2。天线阵列2、天线模组1所支持的频段包括但不限于5G毫米波频段。
一实施例中,请参照图1和图2,电子设备100包括设备本体3和天线模组1。天线模组1用于收发电磁波信号(可以是5G毫米波信号,也可以是其他频段的电磁波信号),以实现电子设备100的通信功能。本申请对于天线模组1在电子设备100的位置不做具体的限定,图2只是一种示例,不应当理解为对天线模组1在电子设备100中的位置的限定。设备本体3用于承载天线模组1。具体的,设备本体3包括但不限于包括显示屏31、外壳32(中框320和后盖321)、电路板33、摄像头模组34等部件。显示屏31与外壳32相互连接,电路板33位于显示屏31与外壳32之间的空间内。天线模组1可直接承载于设备本体3的一个或多个部件(例如:电路板33或外壳32)上,也可通过其他支撑结构承载于设备本体3的一个或多个部件上。其中,天线模组1可以位于设备本体3内(即显示屏31与外壳32之间的空间内),也可部分集成于设备本体3的外壳32上。
另一实施例中,请参照图1和图3,电子设备100包括设备本体3和天线阵列2。天线阵列2用于收发电磁波信号(可以是5G毫米波信号,也可以是其他频段的电磁波信号),以实现电子设备100的通信功能。本申请对于天线阵列2在电子设备100上的位置不做具体的限定,图3只是一种示例,不应当理解为对天线阵列2在电子设备100中的位置的限定。设备本体3用于承载天线阵列2。具体的,设备本体3包括但不限于包括显示屏31、外壳32(中框320和后盖321)、电路板33等部件。显示屏31与外壳32相互连接,电路板33位于显示屏31与外壳32之间的空间。天线阵列2可直接承载于设备本体3的一个或多个部件上,也可通过其他支撑结构承载于设备的本体的一个或多个部件上。其中,天线阵列2可以位于设备本体3内(即显示屏31与外壳32之间的空间内),也可部分集成于设备本体3的外壳32上。
随着电子设备100的轻薄化、小型化发展,电子设备100内部留给天线模组1、天线阵列2的空间越来越有限,因此,实现天线模组1、天线阵列2的小型化和紧凑性,有利于将天线模组1、天线阵列2更好地应用于空间有限的电子设备100,实现电子设备100的通信功能。
此外,毫米波通信凭借其频谱丰富的优势成为如今5G应用的关键。在毫米波通信时代,具备宽带性能的天线是未来的研究重点。5G毫米波频段覆盖24.75GHz~27.5GHz和37GHz~43.5GHz,随着工作频率的增大,天线的尺寸减小,而要实现5G毫米波段的紧耦合天线设计,规避宽带大角度扫描过程中的方向图栅瓣,则需要进一步地缩减天线的体积,降低天线的剖面。
为此,本申请提供了一种体积小、低剖面、宽带的双极化偶极子天线模组1和一种体积小、低剖面、宽带的紧耦合双极化偶极子天线阵列2。以下实施例对本申请提供的天线模组1和天线阵列2进行具体的描述。
如图4所示,图4为本申请实施例提供的一种天线模组1的结构示意图。天线模组1包括辐射单元10和馈电单元20。
请参照图4至图6,辐射单元10包括沿第一方向设置的一对第一辐射臂101和沿第二方向设置的一对第二辐射臂102。具体的,一对第一辐射臂101沿第一方向相对并间隔设置。一对第二辐射臂102沿第二方向相对并间隔设置。一对第一辐射臂101形成偶极子。一对第二辐射臂102形成偶极子。第一方向与第二方向相交。其中,第一方向与第二方向相交包括第一方向与第二方向为同一平面内的两个相交的方向,或者第一方向与第二方向为空间内两个交错的方向。换言之,一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102可以共面设置也可以异面设置。以下实施例中在未特别说明的情况下以一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102共面设置为例。一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102共面设置,使得一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102所形成的辐射单元10的厚度减少,有利于降低天线模组1剖面。第一方向与第二方向之间的夹角可以为30°、35°、55°、60°、70°、85°、90°等。本申请实施方式中以第一方向与第二方向垂直为例,第一方向可参照附图4的X轴方向,第二方向可参照附图4的Y轴方向。当然,在其他实施方式中,第一方向与第二方向可以相交但不垂直。辐射单元10的厚度方向以及天线模组1的剖面方向可参照附图4的Z轴方向,辐射单元10的厚度方向以及天线模组1的剖面方向既垂直于第一方向,又垂直于第二方向。换言之,辐射单元10的厚度方向以及天线模组1的剖面方向垂直于XY平面。其中,第一辐射臂101的材质、第二辐射臂102的材质皆为导电材质。举例而言,第一辐射臂101的材质、第二辐射臂102的材质可以为金属、合金等。本申请对于第一辐射臂101的形状、第二辐射臂102的形状不作具体的限定,附图4中第一辐射臂101的形状、第二辐射臂102的形状仅作为一种示例。第一辐射臂101的形状与第二辐射臂102的形状可以相同,也可以不同。
馈电单元20与辐射单元10层叠设置。换言之,馈电单元20与辐射单元10沿天线模组1的厚度方向(附图4的Z轴方向)设置。馈电单元20包括间隔设置的第一馈电件201和第二馈电件。第二馈电件包括第三馈电部202、第四馈电部203和巴伦馈电部204。巴伦馈电部204包括第一馈电端口240、第二馈电端口241和第三馈电端口242。
具体的,第一馈电件201的材质为导电材质。举例而言,第一馈电件201的材质可以为金属、合金等。第一馈电件201包括依次相连的传输部210、第一馈电部211和第二馈电部212。需要说明的是传输部210、第一馈电部211和第二馈电部212依次相连可以是传输部210、第一馈电部211和第二馈电部212一体连接,也可以是传输部210、第一馈电部211和第二馈电部212直接连接(例如:焊接)在一起。可以理解的,传输部210、第一馈电部211和第二馈电部212依次相连用于表示传输部210的射频电流、第一馈电部211的射频电流和第二馈电部212的射频电流可相互传输。传输部210用于电连接射频信号源。第一馈电部211与一个第一辐射臂101相对设置并耦合。第二馈电部212与另一个第一辐射臂101相对设置并耦合。其中,传输部210可以直接电连接射频信号源,也可以通过导电走线、导电件等电连接射频信号源。第一馈电部211与一个第一辐射臂101沿天线模组1的厚度方向相对设置并形成第一耦合间隙。第二馈电部212与另一个第一辐射臂101沿天线模组1的厚度方向相对设置并形成第二耦合间隙。第一耦合间隙与第二耦合间隙可以相同也可以不同。换言之,第一馈电部211与一个第一辐射臂101之间沿天线模组1的厚度方向的间距、第二馈电部212与另一个第一辐射臂101之间沿天线模组1的厚度方向的间距可以相同也可以不同。以下实施例中在未特别说明的情况下以第一耦合间隙与第二耦合间隙相同为例。本申请对于第一馈电件201的形状不作具体的限定。举例而言,第一馈电件201的传输部210可以为馈电探针、馈电柱等,第一馈电件201的第一馈电部211可以为导电弹片、导电线、导电过孔、导电柱等,第一馈电件201的第二馈电部212可以为导电弹片、导电线、导电过孔、导电柱等。
在一种应用场景中,当天线模组1用于发射无线信号时,射频信号源产生射频电流(高频电流),并传输至第一馈电件201的传输部210,第一馈电件201的传输部210将接收到的射频电流分别传输至第一馈电件201的第一馈电部211和第一馈电件201的第二馈电部212。第一馈电件201的第一馈电部211通过与一个第一辐射臂101的耦合将射频电流传输至该第一辐射臂101,该第一辐射臂101将接收到的射频电流转换为无线信号朝向天线模组1的外部辐射。第一馈电件201的第二馈电部212通过与另一个第一辐射臂101的耦合将射频电流传输至该第一辐射臂101,该第一辐射臂101将接收到的射频电流转换为无线信号朝向天线模组1的外部辐射。在另一种应用场景中,当天线模组1用于接收无线信号时,一对第一辐射臂101接收空间内的无线信号并转换为射频电流分别传输至第一馈电件201的第一馈电部211和第一馈电件201的第二馈电部212,第一馈电件201的第一馈电部211和第一馈电件201的第二馈电部212将接收到的射频电流经传输部210传输至射频信号源。
第三馈电部202的材质为导电材质。举例而言,第三馈电部202的材质可以为金属、合金等。第三馈电部202的一端电连接一个第二辐射臂102,第三馈电部202的另一端电连接巴伦馈电部204的第二馈电端口241。第三馈电部202用于传输该巴伦馈电部204的第二馈电端口241与第二辐射臂102之间的射频电流。其中,第三馈电部202的一端可以直接电连接第二辐射臂102。第三馈电部202的另一端可以直接电连接巴伦馈电部204的第二馈电端口241。本申请对于第三馈电部202的形状不作具体的限定。举例而言,第三馈电部202可以为馈电探针、馈电弹片、馈电柱等。第三馈电部202可以与第一馈电件201的传输部210平行设置。
巴伦馈电部204的第一馈电端口240用于电连接射频信号源。在一种应用场景中,当天线模组1用于发射无线信号时,射频信号源产生射频电流(高频电流),并传输至巴伦馈电部204的第一馈电端口240,第一馈电端口240的射频电流传输至第二馈电端口241,经第二馈电端口241传输至第三馈电部202,第三馈电部202将接收到的射频电流传输至一个第二辐射臂102,并通过该第二辐射臂102转换为无线信号朝向天线模组1的外部辐射。在另一种应用场景中,当天线模组1用于接收无线信号时,第二辐射臂102接收空间内的无线信号并转换为射频电流传输至第三馈电部202,第三馈电部202将接收到的射频电流依次通过巴伦馈电部204的第二馈电端口241、第一馈电端口240传输至射频信号源。
第四馈电部203的材质为导电材质。举例而言,第四馈电部203的材质可以为金属、合金等。第四馈电部203的一端电连接另一个第二辐射臂102,第四馈电部203的另一端电连接巴伦馈电部204的第三馈电端口242。第四馈电部203用于传输该巴伦馈电部204的第三馈电端口242与第三馈电部202之间的射频电流。其中,第四馈电部203的一端可以直接电连接第二辐射臂102。第四馈电部203的另一端可以直接电连接巴伦馈电部204的第三馈电端口242。本申请对于第四馈电部203的形状不作具体的限定。举例而言,第四馈电部203可以为馈电探针、馈电弹片、馈电柱等。第四馈电部203可以与第一馈电件201的传输部210平行设置。
在一种应用场景中,当天线模组1用于发射无线信号时,射频信号源产生射频电流(高频电流),并传输至巴伦馈电部204的第一馈电端口240,第一馈电端口240的射频电流传输至第三馈电端口242,经第三馈电端口242传输至第四馈电部203,第四馈电部203将接收到的射频电流传输至另一个第二辐射臂102,并通过该第二辐射臂102转换为无线信号朝向天线模组1的外部辐射。在另一种应用场景中,当天线模组1用于接收无线信号时,第二辐射臂102接收空间内的无线信号并转换为射频电流传输至第四馈电部203,第四馈电部203将接收到的射频电流依次通过巴伦馈电部204的第三馈电端口242、第一馈电端口240传输至射频信号源。
巴伦馈电部204用于传输射频信号源与第三馈电部202、第四馈电部203之间的射频电流。可以理解的,巴伦馈电部204的第一馈电端口240用于电连接射频信号源,可以获取射频电流,巴伦馈电部204的第二馈电端口和第三馈电端口分别电连接于第三馈电部202的另一端、第四馈电部203的另一端,因此巴伦馈电部204可以用于传输射频信号源与第三馈电部202之间的射频电流,以及用于传输射频信号源与第四馈电部203之间的射频电流。换言之,本申请中一对第二辐射臂102中的一个第二辐射臂102经过第三馈电部202、巴伦馈电部204获取射频电流,另一个第二辐射臂102通过第四馈电部203、巴伦馈电部204获取射频电流。
本申请对于巴伦馈电部204的形状、尺寸等不作具体的限定,图5只是一种巴伦馈电部204的示例,不应当理解为对巴伦馈电部204的结构限定。巴伦馈电部204可以弯曲延伸,也可以直线延伸或弯折延伸。巴伦馈电部204的材质可以为金属、合金等。
巴伦馈电部204还用于实现第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位偏移。换言之,巴伦馈电部204可用于调节第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位差。可以理解的,巴伦馈电部204用于使第四馈电部203的射频电流相对于第三馈电部202的射频电流产生相位延迟,以使一对第二辐射臂102之间的射频电流产生相位延迟,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流之间的相位差满足设计要求。当然,在其他实施例中,巴伦馈电部204还可以用于使第三馈电部202的射频电流相对于第四馈电部203的射频电流产生相位延迟,以使一对第二辐射臂102之间的射频电流产生相位延迟,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流之间的相位差满足设计要求。
在一种可能的应用场景中,巴伦馈电部204用于实现第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位偏移,以使第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流等幅反相或等幅同相,即第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位差为nπ(其中,n大于或等于1,且为整数),从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流之间的相位差为nπ。可选的,巴伦馈电部204用于实现第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位偏移,以使第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位差为180°,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流等幅反相。当然,在其他应用场景中,巴伦馈电部204可以用于实现第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位偏移,以使第三馈电部202与第四馈电部203之间的相位差为360°,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流等幅同相。
通过设置巴伦馈电部204使第三馈电部202与第四馈电部203具有反相或同相的射频电流,从而使一对第二辐射臂102之间具有反相的射频电流或者同相的射频电流,可以实现一对第二辐射臂102的辐射特性,使第二方向可以形成线极化,从而有利于天线模组1与无线设备进行通信,提高天线模组1的收益和效率。
本申请提供的天线模组1包括一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102、第一馈电件201、第三馈电部202、第四馈电部203和巴伦馈电部204,由于第一馈电件201电连接射频信号源,且耦合连接一对第一辐射臂101,第三馈电部202电连接一个第二辐射臂102,第四馈电部203电连接另一个第二辐射臂102,巴伦馈电部204的三个馈电端口分别电连接第三馈电部202、第四馈电部203和射频信号源,因此第一馈电件201、巴伦馈电部204、第三馈电部202、第四馈电部203形成一对第一辐射臂101和一对第二辐射臂102的馈电系统,可用于一对第一辐射臂101和一对第二辐射臂102的馈电,第一馈电件201、巴伦馈电部204、第三馈电部202、第四馈电部203所形成的馈电系统的结构简单,利于生产。其中,馈电单元(第一馈电件201、巴伦馈电部204、第三馈电部202、第四馈电部203)与辐射单元(一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102)层叠设置,可形成立式的天线模组1,以便于缩减天线模组1的体积。此外,巴伦馈电部204用于实现第三馈电部202的射频电流与第四馈电部203的射频电流之间的相位偏移,可控制一对第二辐射臂102的射频电流之间的相位差,实现一对第二辐射臂102的辐射特性,产生第二方向的极化,进而有利于提高其与无线设备进行通信时的通信性能。
如图7所示,图7为图4所示天线模组1还包括介质层40的结构示意图。本申请对于介质层40的数量不做具体的限定。一对第一辐射臂101可以承载于介质层40的表面或介质层40的内部。一对第二辐射臂102可以承载于介质层40的表面或介质层40的内部。第一馈电件201、第三馈电部202、第四馈电部203可以贯穿于介质层40内。巴伦馈电部204可以承载于介质层40的表面或介质层40的内部。介质层40用于承载一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102、第一馈电件201、第三馈电部202、第四馈电部203以及巴伦馈电部204,以及用于一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102、第一馈电件201、第三馈电部202、第四馈电部203以及巴伦馈电部204之间的电隔离。
如图8所示,天线阵列2还包括导电连接部50。导电连接部50的一端电连接第一馈电部211,导电连接部50的另一端电连接第二馈电部212,导电连接部50用于传输第一馈电部211与第二馈电部212之间的射频电流并用于实现第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位偏移。
具体的,导电连接部50的一端直接电连接第一馈电部211,导电连接部50的另一端直接电连接第二馈电部212。导电连接部50与第一馈电部211、第二馈电部212可共面设置,也可异面设置。在一种可能的实施例中,第一馈电部211、导电连接部50及第二馈电部212可一体成型。本申请对于导电连接部50的形状、尺寸等不作具体的限定,图8只是一种导电连接部50的示例,不应当理解为对导电连接部50的结构限定。举例而言,在其他实施例中,导电连接部50可以弯折延伸或弯曲延伸。其中,导电连接部50的材质可以为金属、合金等。导电连接部50用于使第二馈电部212的射频电流相对于第一馈电部211的射频电流产生相位延迟,以使一对第一辐射臂101之间的射频电流的相位差满足设计要求。
可以理解的,射频信号源产生的射频电流经传输部210传输至第一馈电部211,并通过第一馈电部211耦合至一个第一辐射臂101,还通过第一馈电部211、导电连接部50传输至第二馈电部212,并通过第二馈电部212耦合至另一个第一辐射臂101。
在一种可能的应用场景中,导电连接部50用于实现第一馈电部211与第二馈电部212的射频电流之间的相位偏移,以使第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流等幅反相或者等幅同相,即第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位差为nπ(其中,n大于或等于1,且为整数),由于第一馈电部211与一个第一辐射臂101耦合,第二馈电部212与另一个第一辐射臂101耦合,因此第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位差为nπ时,一对第一辐射臂101之间的射频电流之间的相位差为nπ,即实现一对第一辐射臂101之间的射频电流等幅反相或者等幅同相。可选的,导电连接部50用于实现第一馈电部211与第二馈电部212的射频电流之间的相位偏移,以使第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位差为180°,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流等幅反相。当然,在其他应用场景中,导电连接部50可以用于实现第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位偏移,以使第一馈电部211与第二馈电部212之间的相位差为360°,从而使一对第二辐射臂102之间的射频电流等幅同相。
通过设置导电连接部50使一对第一辐射臂101之间具有反相的射频电流或者同相的射频电流,可以实现一对第一辐射臂101辐射特性,使第一方向可以形成线极化,从而有利于天线模组1与无线设备进行通信,提高天线模组1的收益和效率。
可以理解的,本实施例中,一对第一辐射臂101形成线极化,一对第二辐射臂102形成线极化,即天线模组1为双交叉极化偶极子天线模组。
可选的,第一方向与第二方向正交,一对第一辐射臂101及一对第二辐射臂102可形成水平、垂直双极化,或者正负45°双极化。水平、垂直双极化可接收水平极化方向的天线信号以及垂直极化方向的天线信号,从而形成正交双极化偶极子天线模组1,以提高天线模组1与具有水平极化和/或垂直极化特性的设备通信时的性能。正负45°双极化可接收任意极化方向的天线信号,从而形成正交双极化偶极子天线模组1,以提高天线模组1接收各个方向的无线信号的性能。
如图8所示,传输部210与第一馈电部211弯折相连。换言之,传输部210的延伸方向与第一馈电部211的延伸方向不同。在一种可能的实施例中,传输部210沿天线模组1的厚度方向(Z轴方向)延伸,第一馈电部211位于XY平面内,即第一馈电部211沿X轴方向或Y轴方向延伸。可以理解的,本实施例中,传输部210与第一馈电部211近似呈90°弯折相连,即传输部210与第一馈电部211形成“L”型馈电结构。由于传输部210用于电连接射频信号源,而传输部210与第一馈电部211弯折相连,因此射频信号源产生的射频电流可经传输部210传输至第一馈电部211,再经第一馈电部211耦合至一个第一辐射臂101。
通过使传输部210与第一馈电部211弯折相连,有利于在第一馈电部211与一个第一辐射臂101沿天线模组1的厚度方向相对设置并耦合,第二馈电部212与另一个第二辐射臂102沿天线模组1的厚度方向相对设置并耦合时,使传输部210与第一馈电部211同样沿天线模组1的厚度方向设置,形成竖向设置的天线模组1,以及缩减天线模组1的尺寸,便于天线模组1的小型化。
其中,导电连接部50与馈电单元20可以同层设置。换言之,在沿天线模组1的厚度方向上,导电连接部50可以位于辐射单元10朝向馈电单元20的一侧与馈电单元20远离辐射单元10的一侧之间。可以理解的,导电连接部50与第一馈电件201、第三馈电部202以及第四馈电部203同层设置。在一种实施例中,导电连接部50可以与第一馈电件201、第三馈电部202以及第四馈电部203承载于同一介质层40。通过使导电连接部50与馈电单元20同层设置,未增加天线模组1的剖面,有利于天线模组1的低剖面和小型化。
可选的,导电连接部50、第一馈电部211及第二馈电部212共面。本实施例中,导电连接部50、第一馈电部211及第二馈电部212共面有利于实现导电连接部50电连接于第一馈电部211与第二馈电部212之间,且未增加天线模组1的厚度尺寸,可在调节一对第一辐射臂101之间的射频电流的相位差以实现一对第一辐射臂101的辐射特性、可以产生极化的同时进一步地实现天线模组1的低剖面性。此外,导电连接部50、第一馈电部211及第二馈电部212共面,有利于将导电连接部50、第一馈电部211及第二馈电部212成型于同一平面内,可在调节第一馈电部211与第二馈电部212之间的射频电流的相位差以实现一对第一辐射臂101的辐射特性、可以产生极化的同时降低导电连接部50与第一馈电件201的生产难度,提高天线模组1的量产性和生产效率。此外,天线模组1的总体剖面也可以降低。
一实施例中,第一馈电部211与第二馈电部212沿第一方向相对设置,导电连接部50沿第一方向延伸。可以理解的,第一馈电部211、导电连接部50、第二馈电部212呈直线型排布。通过使第一馈电部211与第二馈电部212沿第一方向相对设置,导电连接部50沿第一方向延伸,可以实现第一馈电部211的射频电流与第二馈电部212的射频电流之间的相位差为nπ,以及有利于避免导电连接部50与巴伦馈电部204的干涉,提高第三馈电部202与第四馈电部203之间的相位精度,第一馈电部211与第二馈电部212之间的相位精度,从而使一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102具有较高的相位精度。
请参照图9和图10,天线模组1还包括设于馈电单元20远离辐射单元10一端的接地组60。可以理解的,辐射单元10、馈电单元20及接地组60依次层叠设置。接地组60包括层叠并间隔设置的第一接地件601和第二接地件602。第一接地件601的材质可以为金属、合金等。第二接地件602的材质可以为金属、合金等。第一接地件601可以与电子设备100(参照图2)的中框320电连接,或者,第一接地件601可以与电子设备100的电路板33的参考地电连接,又或者,第一接地件601也可以与电子设备100的电路板33的参考地集成于一体。第二接地件602可以与电子设备100(参照图2)的中框320电连接,或者,第二接地件602可以与电子设备100的电路板33的参考地电连接,又或者,第二接地件602也可以与电子设备100的电路板33的参考地集成于一体。第一接地件601覆盖一对第一辐射臂101和一对第二辐射臂102。第二接地件602覆盖一对第一辐射臂101和一对第二辐射臂102。可以理解的,第一接地件601的面积大于或等于一对第一辐射臂101的面积、一对第二辐射臂102的面积之和。第二接地件602的面积大于或等于一对第一辐射臂101的面积、一对第二辐射臂102的面积之和。至少部分巴伦馈电部204位于第一接地件601与第二接地件602之间并与第一接地件601、第二接地件602间隔设置。可选的,部分巴伦馈电部204位于第一接地件601与第二接地件602之间并与第一接地件601、第二接地件602间隔设置;或者,全部的巴伦馈电部204位于第一接地件601与第二接地件602之间并与第一接地件601、第二接地件602间隔设置。
通过设置接地组60,使至少部分巴伦馈电部204位于接地组60的第一接地件601与第二接地件602之间并与第一接地件601、第二接地件602间隔设置,可通过巴伦馈电部204、第一接地件601、第二接地件602形成带状线巴伦,从而使得天线模组1在第一方向形成的线极化具有宽频带特性,天线模组1在第二方向形成的线极化具有双频带特性,以便于天线模组1能够工作于5G毫米波频段。
此外,通过设置接地组60能够反射一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102的辐射信号,从而延长天线模组1的传输距离,提高天线模组1的通信性能。其中,当多个天线模组1形成天线阵列2时,多个天线模组1的接地组60可形成一个整体的接地组60。
一实施例中,第二接地件602位于第一接地件601背离辐射单元10的一侧,即辐射单元10、馈电单元20、第一接地件601以及第二接地件602依次层叠设置。传输部210远离第一馈电部211的一端贯穿第一接地件601和第二接地件602,并用于电连接射频信号源。第三馈电部202的另一端(即第三馈电部202远离第二辐射臂102的一端)贯穿第一接地件601。第三馈电部202另一端可以伸入于第一接地件601与第二接地件602之间,以电连接巴伦馈电部204的第二馈电端口241。第四馈电部203的另一端(即第四馈电部203远离第二辐射臂102的一端)贯穿第一接地件601。第四馈电部203另一端可以伸入于第一接地件601与第二接地件602之间,以电连接巴伦馈电部204的第三馈电端口242。
其中,请参照图9至图11,巴伦馈电部204包括相连的第一子巴伦部243和第二子巴伦部244。第一子巴伦部243位于第一接地件601与第二接地件602之间并与第一接地件601、第二接地件602间隔设置。本申请对于第一子巴伦部243的结构不作具体的限定,图11中第一子巴伦部243的结构仅作为一种示例。举例而言,第一子巴伦部243可以呈弧线形、直线形、弯折线形等。第一子巴伦部243的两端分别形成第二馈电端口241和第三馈电端口242。可以理解的,第二馈电端口241和第三馈电端口242位于第一接地件601与第二接地件602之间。第二子巴伦部244远离第一子巴伦部243的一端贯穿第二接地件602并形成第一馈电端口240。可以理解的,第一馈电端口240位于第二接地件602内并朝向第二接地件602背离第一接地件601的一侧,或者,第一馈电端口240伸出于第二接地件602背离第一接地件601的一侧之外。本申请对于第二子巴伦部244的结构不作具体的限定,图11中第二子巴伦部244的结构仅作为一种示例。举例而言,第二子巴伦部244可以呈弧线形、直线形、弯折形等。
通过使第三馈电部202的另一端贯穿第一接地件601,第四馈电部203的另一端贯穿第一接地件601,可便于第三馈电部202、第四馈电部203与位于第一接地件601与第二接地件602之间的巴伦馈电部204进行电连接。而使传输部210远离第一馈电部211的一端贯穿第一接地件601和第二接地件602,可便于传输部210远离第一馈电部211的一端与外部的射频信号源进行电连接;巴伦馈电部204的第二子巴伦部244贯穿第二接地件602可便于位于第一接地件601与第二接地件602之间的巴伦馈电部204与外部的射频信号源进行电连接。此外,由于接地组60与馈电单元20层叠设置,因此通过第三馈电部202贯穿第一接地件601,第四馈电部203贯穿第一接地件601的方式实现第三馈电部202、第四馈电部203与巴伦馈电部204的电连接,可减少布线,形成立式的天线模组1,以及降低天线模组1的剖面。
本实施例中,由于巴伦馈电部204与导电连接部50间隔较远,因此可以避免巴伦馈电部204与导电连接部50的干涉,提高一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102的相位精度。此外,巴伦馈电部204与导电连接部50间隔较远无需在两者之间增加高度、距离以进行隔离,可进一步地降低天线模组1的剖面。
另一实施例中,请参照图12和图13,天线模组1还包括设于馈电单元20远离辐射单元10一端的接地件30。可以理解的,辐射单元10、馈电单元20及接地件30依次层叠设置。接地件30的材质可以为金属、合金等。接地件30可以与电子设备100(参照图2)的中框320电连接,或者,接地件30可以与电子设备100的电路板33的参考地电连接,又或者,接地件30也可以与电子设备100的电路板33的参考地集成于一体。接地件30覆盖一对第一辐射臂101和一对第二辐射臂102。可以理解的,接地件30面积大于或等于一对第一辐射臂101的面积、一对第二辐射臂102的面积之和。至少部分巴伦馈电部204位于接地件30与背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置。可以理解的,在沿天线模组1的厚度方向上,辐射单元10、馈电单元20、接地件30及巴伦馈电部204依次排列。可选的,部分巴伦馈电部204位于接地件30与背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置;或者,全部的部分巴伦馈电部204位于接地件30与背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置。
通过设置接地件30,使至少部分巴伦馈电部204位于接地件30背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置,可通过巴伦馈电部204、接地件30形成微带线巴伦,从而使得天线模组1在第一方向形成的线极化具有宽频带特性,天线模组1在第二方向形成的线极化具有宽频带特性,以便于天线模组1能够工作于5G毫米波频段。
此外,通过设置接地件30能够反射一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102的辐射信号,从而延长天线模组1的传输距离,提高天线模组1的通信性能。其中,当多个天线模组1形成天线阵列2时,多个天线模组1的接地件30可形成一个整体的接地件30。
一实施例中,传输部210远离第一馈电部211的一端贯穿接地件30,并用于电连接射频信号源。第三馈电部202的另一端(即第三馈电部202远离第二辐射臂102的一端)贯穿接地件30。第三馈电部202另一端可以伸出于接地件30背离馈电单元20的一侧,以电连接巴伦馈电部204的第二馈电端口241。第四馈电部203的另一端(即第四馈电部203远离第二辐射臂102的一端)贯穿接地件30。第四馈电部203另一端可以伸出于接地件30背离馈电单元20的一侧,以电连接巴伦馈电部204的第三馈电端口242。
其中,请参照图12至图14,巴伦馈电部204包括相连的第三子巴伦部245和第四子巴伦部246。第三子巴伦部245位于接地件30背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置。第四子巴伦部246位于接地件30背离馈电单元20的一侧并与接地件30间隔设置。本申请对于第三子巴伦部245的结构不作具体的限定,图13中第三子巴伦部245的结构仅作为一种示例。举例而言,第三子巴伦部245可以呈弧线形、直线形、弯折线形等。第三子巴伦部245的两端分别形成第二馈电端口241和第三馈电端口242。可以理解的,第二馈电端口241和第三馈电端口242位于接地件30背离馈电单元20的一侧。第四子巴伦部246远离第三子巴伦部245的一端形成第一馈电端口240。可以理解的,第一馈电端口240位于背离馈电单元20的一侧。本申请对于第四子巴伦部246的结构不作具体的限定,图13中第四子巴伦部246的结构仅作为一种示例。举例而言,第四子巴伦部246可以呈弧线形、直线形、弯折形等。
通过使第三馈电部202的另一端贯穿接地件30,第四馈电部203的另一端贯穿接地件30,可便于第三馈电部202、第四馈电部203与位于接地件30背离馈电单元20一侧的巴伦馈电部204进行电连接。而使传输部210远离第一馈电部211的一端贯穿接地件30,可便于传输部210远离第一馈电部211的一端与外部的射频信号源进行电连接;巴伦馈电部204的第四子巴伦部246位于接地件30背离馈电单元20一侧可便于巴伦馈电部204与外部的射频信号源进行电连接。此外,由于接地件30与馈电单元20层叠设置,因此通过第三馈电部202贯穿接地件30,第四馈电部203贯穿接地件30的方式实现第三馈电部202、第四馈电部203与巴伦馈电部204的电连接,可减少布线,形成立式的天线模组1,以及降低天线模组1的剖面。
本实施例中,由于巴伦馈电部204与导电连接部50间隔较远,因此可以避免巴伦馈电部204与导电连接部50的干涉,提高一对第一辐射臂101与一对第二辐射臂102的相位精度。此外,巴伦馈电部204与导电连接部50间隔较远无需在两者之间增加高度、距离以进行隔离,可进一步地降低天线模组1的剖面。
进一步地,请参照图15和图16,天线模组1还包括一对第一耦合贴片70和一对第二耦合贴片80。一对第一耦合贴片70分别与一对第一辐射臂101相对设置并耦合。一对第二耦合贴片80分别与一对第二辐射臂102相对设置并耦合。可以理解的,一对第一耦合贴片70沿第一方向相对设置,且其中一个第一耦合贴片70与一个第一辐射臂101相对设置并耦合,另一个第一耦合贴片70与另一个第一辐射臂101相对设置并耦合。一对第二耦合贴片80沿第二方向相对设置,且其中一个第二耦合贴片80与一个第二辐射臂102相对设置并耦合,另一个第二耦合贴片80与另一个第二辐射臂102相对设置并耦合。本申请对于第一耦合贴片70、第二耦合贴片80的形状、尺寸、材质等不作具体的限定。举例而言,第一耦合贴片70的形状可以为圆形、方形、矩形、三角形、椭圆形以及其他多边形、各种异形等。第二耦合贴片80的形状可以为圆形、方形、矩形、三角形、椭圆形以及其他多边形、各种异形等。第一耦合贴片70沿第一方向的尺寸可以小于、等于或大于第一辐射臂101沿第一方向的尺寸;第一耦合贴片70沿第二方向的尺寸可以小于、等于或大于第一辐射臂101沿第二方向的尺寸。第二耦合贴片80沿第一方向的尺寸可以小于、等于或大于第二辐射臂102沿第一方向的尺寸;第二耦合贴片80沿第二方向的尺寸可以小于、等于或大于第二辐射臂102沿第二方向的尺寸。
第一耦合贴片70的材质可以为金属、合金等。第二耦合贴片80的材质可以为金属、合金等。其中,第一耦合贴片70与第一辐射臂101耦合可以理解为第一耦合贴片70与第一辐射臂101之间形成第三耦合间隙。第二耦合贴片80与第二辐射臂102耦合可以理解为第二耦合贴片80与第二辐射臂102之间形成第四耦合间隙。第三耦合间隙与第四耦合间隙可以相同也可以不同。
通过设置一对第一耦合贴片70分别与一对第一辐射臂101耦合,可使一对第一耦合贴片70分别作为一对第一辐射臂101的匹配电路,从而有利于通过设计一对第一耦合贴片70的结构、位置以调节一对第一辐射臂101的电流分布,实现一对第一辐射臂101的辐射效果,提高天线模组1的宽带、超宽带特性。当然,一对第一耦合贴片70还可以作为一对第一辐射臂101的耦合枝节,参与辐射,以提高天线模组1的通信性能。通过设置一对第二耦合贴片80分别与一对第二辐射臂102耦合,可使一对第二耦合贴片80分别作为一对第二辐射臂102的匹配电路,从而有利于通过设计一对第二耦合贴片80的结构、位置以调节一对第二辐射臂102的电流分布,实现一对第二辐射臂102的辐射效果,提高天线模组1的宽带、超宽带特性。当然,一对第二耦合贴片80还可以作为一对第二辐射臂102的耦合枝节,参与辐射,以提高天线模组1的通信性能。
一实施例中,一对第一耦合贴片70位于所述辐射单元10朝向馈电单元20的一侧。具体的,当天线模组1包括接地组60时,一对第一耦合贴片70位于辐射单元10与接地组60之间。可以理解的,第一辐射臂101、第一耦合贴片70及接地组60沿天线模组1的厚度方向依次排列。当天线模组1包括接地件30时,一对第一耦合贴片70位于辐射单元10与接地件30之间。可以理解的,第一辐射臂101、第一耦合贴片70及接地件30沿天线模组1的厚度方向依次排列。
天线模组1还包括至少一个第一耦合接地件701和至少一个第二耦合接地件702。至少一个第一耦合接地件701的一端电连接一个第一耦合贴片70,至少一个第一耦合接地件701的另一端接地。至少一个第二耦合接地件702的一端电连接另一个第一耦合贴片70,至少一个第二耦合接地件702的另一端接地。一实施例中,至少一个第一耦合接地件701电连接于一个第一耦合贴片70与接地件30之间,至少一个第二耦合接地件702电连接于另一个第一耦合贴片70与接地件30之间。本申请对于第一耦合接地件701的数量、第二耦合接地件702的数量不做具体的限定。第一耦合接地件701的数量与第二耦合接地件702的数量可以相同也可以不同。在一种可能的实施方式中,第一耦合接地件701的数量为两个,两个第一耦合接地件701电连接于一个第一耦合贴片70与接地件30之间;第二耦合接地件702的数量为两个,两个第二耦合接地件702电连接于另一个第一耦合贴片70与接地件30之间。当然,在其他实施例中,第一耦合接地件701的另一端可以电连接接地组60的第一接地件601或第二接地件602;第二耦合接地件702的另一端可以电连接接地组60的第一接地件601或第二接地件602。
通过使一对第一耦合贴片70位于辐射单元10与接地组60之间,可使得天线模组1具有较低的剖面。而一个第一耦合贴片70通过第一耦合接地件701接地,使得第一耦合接地件701与第一辐射臂101也可以形成耦合,从而增加第一辐射臂101的电流分布的调节多样性,实现天线模组1的带宽多样性,以及使第一耦合接地件701参与辐射,提高天线模组1的通信性能。另一个第一耦合贴片70通过第二耦合接地件702接地,使得第二耦合接地件702与另一个第一辐射臂101也可以形成耦合,从而增加另一个第一辐射臂101的电流分布的调节多样性,实现天线模组1的带宽多样性,以及使第二耦合接地件702参与辐射,提高天线模组1的通信性能。
一实施例中,一对第二耦合贴片80位于辐射单元10朝向馈电单元20的一侧。具体的,当天线模组1包括接地组60时,一对第二耦合贴片80位于辐射单元10与接地组60之间。可以理解的,第一辐射臂101、第二耦合贴片80及接地组60沿天线模组1的厚度方向依次排列。当天线模组1包括接地件30时,一对第二耦合贴片80位于辐射单元10与接地件30之间。可以理解的,第一辐射臂101、第二耦合贴片80及接地件30沿天线模组1的厚度方向依次排列。
天线模组1还包括至少一个第三耦合接地件801和至少一个第四耦合接地件802。至少一个第三耦合接地件801的一端电连接一个第二耦合贴片80,至少一个第三耦合接地件801的另一端接地。至少一个第四耦合接地件802的一端电连接另一个第二耦合贴片80,至少一个第四耦合接地件802的另一端接地。一实施例中,至少一个第三耦合接地件801电连接于一个第二耦合贴片80与接地件30之间,至少一个第四耦合接地件802电连接于另一个第二耦合贴片80与接地件30之间。本申请对于第三耦合接地件801的数量、第四耦合接地件802的数量不做具体的限定。第三耦合接地件801的数量与第四耦合接地件802的数量可以相同也可以不同。在一种可能的实施方式中,第三耦合接地件801的数量为两个,两个第三耦合接地件801电连接于一个第二耦合贴片80与接地组60的第一接地件601之间;第四耦合接地件802的数量为两个,两个第四耦合接地件802电连接于另一个第二耦合贴片80与接地组60的第一接地件601之间。当然,在其他实施例中,第三耦合接地件801的另一端可以电连接接地组60的第一接地件601或第二接地件602;第四耦合接地件802的另一端可以电连接接地组60的第一接地件601或第二接地件602。
通过使一对第二耦合贴片80位于辐射单元10与接地组60之间,可使得天线模组1具有较低的剖面。而一个第二耦合贴片80通过第三耦合接地件801接地,使得第三耦合接地件801与第二辐射臂102也可以形成耦合,从而增加第二辐射臂102的电流分布的调节多样性,实现天线模组1的带宽多样性,以及使第三耦合接地件801参与辐射,提高天线模组1的通信性能。另一个第二耦合贴片80通过第四耦合接地件802接地,使得第四耦合接地件802与另一个第一辐射臂101也可以形成耦合,从而增加另一个第二辐射臂102的电流分布的调节多样性,实现天线模组1的带宽多样性,以及使第四耦合接地件802参与辐射,提高天线模组1的通信性能。
本申请提供的天线模组1通过设计巴伦馈电部204、导电连接部50可形成交叉的或正交的双极化偶极子天线模组。巴伦馈电部204的结构以及其与第一馈电件201、第三馈电部202以及第四馈电部203之间的设置方式可以实现第三馈电部202与第四馈电部203之间的射频电流的相位差设计,从而实现一对第二辐射臂102的辐射特性,产生第二方向的极化,同时提高天线模组1的紧凑性,降低天线模组1的剖面。导电连接部50的结构以及其在第一馈电部211与第二馈电部212之间的设置方式可以实现第一馈电部211与第二馈电部212之间的射频电流的相位差设计,从而实现一对第一辐射臂101的辐射特性,产生第一方向的极化,同时有利于增加导电连接部50与巴伦馈电部204之间的隔离度,避免导电连接部50与巴伦馈电部204相互干涉,提高一对第一辐射臂101、一对第二辐射臂102的相位精度。第一耦合贴片70和第二耦合贴片80的设计可在保证天线模组1低剖面的同时提高天线模组1的辐射效果以及匹配效果,从而使得天线模组1具有较优的辐射性能,拓宽天线模组1的带宽。
请参照图17至图22,其中,图17为本申请实施例提供的一种天线阵列2的示意图,图19为本申请实施例提供的另一种天线阵列2的示意图,图21为本申请实施例提供的再一种天线阵列2的示意图。天线阵列2包括多个天线模组1。多个天线模组1呈阵列排布。具体的,多个天线模组1沿第一方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101相耦合;和/或,多个天线模组1沿第二方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102相耦合。本申请对于天线阵列2所包括的天线模组1的数量以及天线阵列2的阵列排布方式不做具体的限定。举例而言,多个天线模组1可以呈直线阵列(一行多列,或者,多行一列)排布,或者,多个天线模组1可以呈矩阵阵列(多行多列,且行数与列数不同)排布,又或者多个天线模组1可以呈方阵阵列(多行多列,且行数与列数相同)排布等。
一实施例中,如图17所示,天线阵列2包括四个天线模组1。四个天线模组1沿第一方向呈直线阵列排布,相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101相耦合。其中,第一方向可参照附图17中的X轴方向,四个天线模组1包括四对第一辐射臂101,其中四个天线模组1共有三组相邻的第一辐射臂101相耦合。第一方向同时也是四个天线模组1的第一辐射臂101的排列方向。可以理解的,多个天线模组1的第一辐射臂101沿第一方向排列,且相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101沿第一方向相对设置并形成耦合间隙。
可选的,请参照图17和图18,相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101呈交趾型耦合。具体的,相邻的两个天线模组1中的一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘形成一个或多个第一缺口101a以及一个或多个第一延伸部101b,另一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘形成一个或多个第二缺口101c以及一个或多个第二延伸部101d,该第一延伸部101b至少部分伸入于第二缺口101c内,第二延伸部101d至少部分伸入于第一缺口101a内,相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101的边缘交叉但未接触,以形成交趾型耦合。在一种实施方式中,相邻的两个天线模组1中,一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘包括三个第一缺口101a和两个第一延伸部101b,两个第一延伸部101b间隔设于三个第一缺口101a之间,即相邻的两个第一缺口101a之间设有一个第一延伸部101b;另一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘包括两个第二缺口101c和三个第二延伸部101d,两个第二缺口101c间隔设于三个第二延伸部101d之间,即相邻的两个第二缺口101c之间设有一个第二延伸部101d。三个第二延伸部101d分别伸入于三个第一缺口101a内,两个第一延伸部101b分别伸入于两个第二缺口101c内。其中,第一缺口101a可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第二缺口101c可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第一延伸部101b可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第二延伸部101d可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。本申请实施例中,第一延伸部101b、第二延伸部101d大致呈T形;第一缺口101a、第二缺口101c大致呈矩形。
通过使相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101相耦合,可以形成紧耦合阵列天线,从而缩减天线阵列2的尺寸,提高天线阵列2的紧凑性。此外,还可以利用相邻的两个天线模组1的互耦效应实现天线阵列2的宽带、超宽带特性。通过使相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101呈交趾型耦合可增加射频电流在天线阵列2中的传输路径,从而增加天线阵列2的有效电长度,提高天线阵列2的辐射性能。
另一实施例中,如图19所示,天线阵列2包括八个天线模组1。八个天线模组1沿第二方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102相耦合。其中,第二方向可参照附图19中的Y轴方向,八个天线模组1包括八对第二辐射臂102,其中八个天线模组1共有七组相邻的第二辐射臂102相耦合。第二方向同时也是八个天线模组1的第二辐射臂102的排列方向。可以理解的,多个天线模组1的第二辐射臂102沿第二方向排列,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102沿第二方向相对设置并形成耦合间隙。
可选的,请参照图19和图20,相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102呈交趾型耦合。具体的,相邻的两个天线模组1中的一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘形成一个或多个第三缺口102a以及一个或多个第三延伸部102b,另一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘形成一个或多个第四缺口102c以及一个或多个第四延伸部102d,该第三延伸部102b至少部分伸入于第四缺口102c内,第四延伸部102d至少部分伸入于第三缺口102a内,相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102的边缘交叉但未接触,以形成交趾型耦合。在一种实施方式中,相邻的两个天线模组1中,一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘包括一个第三缺口102a和两个第三延伸部102b,两个第三延伸部102b分别间隔设于第三缺口102a的相对两侧,即第三缺口102a位于两个第三延伸部102b之间,并与两个第三延伸部102b间隔设置;另一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘包括两个第四缺口102c和一个第四延伸部102d,两个第四缺口102c分别间隔设于第四延伸部102d的相对两侧,即第四延伸部102d位于两个第四缺口102c之间,并与两个第四缺口102c间隔设置。第四延伸部102d伸入于第三缺口102a内,两个第三延伸部102b分别伸入于两个第四缺口102c内。其中,第三缺口102a可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第四缺口102c可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第三延伸部102b可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。第四延伸部102d可以是矩形、圆形、椭圆形、方形、三角形、梯形、其他多边形以及各种异形等。本申请实施例中,第三延伸部102b、第四延伸部102d大致呈T形;第三缺口102a、第四缺口102c大致呈矩形。
通过使相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102相耦合,可以形成紧耦合阵列天线,从而缩减天线阵列2的尺寸,提高天线阵列2的紧凑性。此外,还可以利用相邻的两个天线模组1的互耦效应实现天线阵列2的宽带、超宽带特性。通过使相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102呈交趾型耦合可增加射频电流在天线阵列2中的传输路径,从而增加天线阵列2的有效电长度,提高天线阵列2的辐射性能。
再一实施例中,如图21所示,天线阵列2包括四个天线模组1。四个天线模组1包括四对第一辐射臂101和四对第二辐射臂102。两两天线模组1沿第一方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101相耦合;两两天线模组1沿第二方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102相耦合。其中,第一方向可参照附图21中的X轴方向,第二方向可参照附图21中的Y轴方向。本实施例中,第一方向与第二方向垂直。当然,在其他实施例中,第一方向与第二方向可以相交但不垂直。沿第一方向呈阵列排布的两两天线模组1的第一辐射臂101分别沿第一方向排列,且相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101沿第一方向相对并形成耦合间隙。沿第二方向呈阵列排布的两两天线模组1的第二辐射臂102分别沿第二方向排列,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102沿第二方向相对设置并形成耦合间隙。
可选的,如图21所示,相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101呈交趾型耦合,且相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102呈交趾型耦合。具体的,沿第一方向呈阵列排布的两个天线模组1中的一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘形成一个或多个第五缺口101e以及一个或多个第五延伸部101f,另一个天线模组1的第一辐射臂101的边缘形成一个或多个第六缺口101g以及一个或多个第六延伸部101h,该第五延伸部101f至少部分伸入于第六缺口101g内,第六延伸部101h至少部分伸入于第五缺口101e内,相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101的边缘交叉但未接触,以形成交趾型耦合。沿第二方向呈阵列排布的两个天线模组1中的一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘形成一个或多个第七缺口102e以及一个或多个第七延伸部102f,另一个天线模组1的第二辐射臂102的边缘形成一个或多个第八缺口102g以及一个或多个第八延伸部102h,该第七延伸部102f至少部分伸入于第八缺口102g内,第八延伸部102h至少部分伸入于第七缺口102e内,相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102的边缘交叉但未接触,以形成交趾型耦合。
通过使相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101相耦合、相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102相耦合,可以形成紧耦合阵列天线,从而缩减天线阵列2的尺寸,提高天线阵列2的紧凑性。此外,还可以利用相邻的两个天线模组1的互耦效应实现宽带、超宽带特性。通过使相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101呈交趾型耦合,相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102呈交趾型耦合可增加射频电流的传输路径,从而增加天线阵列2的有效电长度,提高天线阵列2的辐射性能。
进一步地,如图22所示,天线阵列2还可以包括至少一对第一耦合枝节103和至少一对第二耦合枝节104。至少一对第一耦合枝节103沿第一方向设置,并与边缘的第一辐射臂101相耦合。至少一对第二耦合枝节104沿第二方向设置,并与边缘的第二辐射臂102相耦合。一实施例中,天线阵列2包括两个天线模组1,且两个天线模组1沿第一方向呈阵列排布。天线阵列2包括两对第一耦合枝节103和一对第二耦合枝节104。两对第一耦合枝节103沿第一方向设置,并分别与天线阵列2沿第一方向的边缘的第一辐射臂101相耦合。一对第二耦合枝节104沿第二方向设置,并分别与天线阵列2沿第二方向的边缘的第二辐射臂102相耦合。通过设置第一耦合枝节103可以调节天线阵列2沿第一方向的边缘的第一辐射臂101的辐射效果,从而使边缘的第一辐射臂101与呈交趾型耦合的第一辐射臂101具有相同或相似的辐射效果,使得边缘的第一辐射臂101也具有相应的工作带宽、增益等。通过设置第二耦合枝节104可以调节天线阵列2沿第二方向的边缘的第二辐射臂102的辐射效果,从而使边缘的第二辐射臂102与呈交趾型耦合的第二辐射臂102具有相同或相似的辐射效果,使得边缘的第二辐射臂102也具有相同或相似的工作带宽、增益、效率等。可选的,第一耦合枝节103与天线阵列2沿第一方向的边缘的第一辐射臂101之间呈交趾型耦合。第二耦合枝节104与天线阵列2沿第二方向的边缘的第二辐射臂102之间呈交趾型耦合。第一耦合枝节103与天线阵列2沿第一方向的边缘的第一辐射臂101之间呈交趾型耦合,第二耦合枝节104与天线阵列2沿第二方向的边缘的第二辐射臂102之间呈交趾型耦合,与上述实施例中相邻的两个天线模组1的第一辐射臂101呈交趾型相耦合、相邻的两个天线模组1的第二辐射臂102呈交趾型相耦合具有相同的技术效果,此处不再赘述。
在一种实施方式中,天线模组1为支持20~45GHz频段范围的紧耦合双极化偶极子天线模组,其中心工作频率为30GHz。天线模组1的总厚度为最高工作频率对应波长的0.186倍。天线模组1用于承载辐射单元10的介质层40采用相对介电常数为ε=3.09,正切损耗角tanδ=0.0031,厚度H=0.326mm的板材。天线模组1用于承载馈电单元20的介质层40采用相对介电常数为ε=3.31,正切损耗角tanδ=0.0033,厚度H=0.635mm的板材。天线模组1用于承载接地组60的介质层40采用相对介电常数为ε=3.09,正切损耗角tanδ=0.0031,厚度H=0.326mm的板材。
图23为上述天线模组1的第一极化(第一方向线极化)驻波比仿真结果示意图。图23中,横轴表示频率,单位为GHz;纵轴表示天线模组1的电压驻波比(VSWR),也称为驻波比,或驻波系数。从图中可以看出,天线模组1的第一极化的驻波比小于3的频段范围包括24.03GHz~45.45GHz,该天线模组1覆盖了5G毫米波工作频带24.25GHz~29.5GHz、37GHz~42.5GHz。驻波比是衡量天线模组1的馈电效率的重要指标;驻波比越小,反射越少,匹配越好,驻波比小于3为较小的标准。本申请实施例提供的天线模组1的驻波比控制在较低的数值,一对第一辐射臂101馈电效果较好。
图24为上述天线模组1的第二极化(第二方向线极化)驻波比仿真结果示意图。图24中,横轴表示频率,单位为GHz;纵轴表示天线模组1的驻波比。从图中可以看出,天线模组1的第二极化的驻波比小于3的频段范围包括19.68GHz~33.34GHz、34.86GHz~51.67GHz,该天线模组1覆盖了5G毫米波工作频带24.25GHz~29.5GHz、37GHz~42.5GHz。天线模组1的驻波比控制在较低的数值,一对第二辐射臂102馈电效果较好。
图25为天线模组1在第一极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第一极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图26为天线模组1在第二极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第二极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图27为天线模组1在第一极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第一极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图28为天线模组1在第二极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第二极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图29为天线阵列2扫描角0°时随频率变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横轴为频率,单位为GHz,纵轴为增益值,单位为dB。从图中可以看出,天线阵列2在5G毫米波工作频段内可实现增益大于9.40dB,由此得到天线阵列在第一极化的工作状态良好。
图30为天线阵列2扫描角0°时随频率变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横轴为频率,单位为GHz,纵轴为增益值,单位为dB。从图中可以看出,天线阵列2在5G毫米波工作频段内可实现增益大于7.82dB,由此得到天线阵列在第二极化的工作状态良好。
图31为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为11.07dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图32为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为9.69dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图33为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为9.27dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图34为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为9.00dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图35为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.92dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图36为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为12.83dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图37为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为9.63dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图38为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.31dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
在另一种实施方式中,天线模组1为支持20~45GHz频段范围的紧耦合双极化偶极子天线模组,其中心工作频率为30GHz。天线模组1的总厚度为最高工作频率对应波长的0.164倍。天线模组1用于承载辐射单元10的介质层40采用相对介电常数为ε=3.09,正切损耗角tanδ=0.0031,厚度H=0.326mm的板材。天线模组1用于承载馈电单元20的介质层40采用相对介电常数为ε=3.31,正切损耗角tanδ=0.0033,厚度H=0.635mm的板材。天线模组1用于承载接地件30的介质层40采用相对介电常数为ε=3.09,正切损耗角tanδ=0.0031,厚度H=0.326mm的板材。
图39为上述天线模组1的第一极化(第一方向线极化)驻波比仿真结果示意图。图39中,横轴表示频率,单位为GHz;纵轴表示天线模组1的电压驻波比(VSWR),也称为驻波比,或驻波系数。从图中可以看出,天线模组1的第一极化的驻波比小于3的频段范围包括20.43GHz~53GHz,该天线模组1覆盖了5G毫米波工作频带24.25GHz~29.5GHz、37GHz~42.5GHz。驻波比是衡量天线模组1的馈电效率的重要指标;驻波比越小,反射越少,匹配越好,驻波比小于3为较小的标准。本申请实施例提供的天线模组1的驻波比控制在较低的数值,一对第一辐射臂101馈电效果较好。
图40为上述天线模组1的第二极化(第二方向线极化)驻波比仿真结果示意图。图40中,横轴表示频率,单位为GHz;纵轴表示天线模组1的驻波比。从图中可以看出,天线模组1的第二极化的驻波比小于3的频段范围包括23.99GHz~44.84GHz,该天线模组1覆盖了5G毫米波工作频带24.25GHz~29.5GHz、37GHz~42.5GHz。天线模组1的驻波比控制在较低的数值,一对第二辐射臂102馈电效果较好。
图41为天线模组1在第一极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第一极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图42为天线模组1在第二极化低频点28GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第二极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图43为天线模组1在第一极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第一极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图44为天线模组1在第二极化高频点40GHz处E面和H面的增益方向图。从图中可以看出,天线模组1的E面的增益方向图和H面的增益方向图具有较好的一致性,增益方向图没有产生畸变,天线模组1在第二极化的宽频带内有稳定宽辐射波束特性。
图45为天线阵列2扫描角0°时随频率变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横轴为频率,单位为GHz,纵轴为增益值,单位为dB。从图中可以看出,天线阵列2在5G毫米波工作频段内可实现增益大于9.06dB,由此得到天线阵列在第一极化的工作状态良好。
图46为天线阵列2扫描角0°时随频率变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横轴为频率,单位为GHz,纵轴为增益值,单位为dB。从图中可以看出,天线阵列2在5G毫米波工作频段内可实现增益大于5.75dB,由此得到天线阵列在第二极化的工作状态良好。
图47为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.69dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图48为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.73dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图49为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为7.88dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图50为天线阵列2在低频点28GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为9.02dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图51为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为13.04dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图52为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为0°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.92dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图53为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第一极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.63dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
图54为天线阵列2在高频点40GHz处扫描角为60°时随角度变化的第二极化的最大辐射方向图。图中,横坐标为方位角;纵坐标为增益值,单位为dB。从图中可以看出在方位角为0°时的可实现增益为10.69dB,且天线阵列2在宽频带内具有稳定的宽频带辐射波束特性。
上述在说明书、权利要求书以及附图中提及的特征,只要在本申请的范围内是有意义的,均可以任意相互组合。针对天线模组1所说明的优点和特征以相应的方式适用于天线阵列2及电子设备100。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本申请的限制,本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

Claims (17)

1.一种天线模组,其特征在于,包括:
辐射单元,包括沿第一方向设置的一对第一辐射臂和沿第二方向设置的一对第二辐射臂,所述第一方向与所述第二方向相交;及
馈电单元,包括间隔设置的第一馈电件和第二馈电件,所述第一馈电件包括依次相连的传输部、第一馈电部和第二馈电部,所述传输部用于电连接射频信号源,所述射频信号源用于产生射频电流,所述第一馈电部与一个所述第一辐射臂相对设置并耦合,所述第二馈电部与另一个所述第一辐射臂相对设置并耦合,所述第二馈电件包括第三馈电部、第四馈电部和巴伦馈电部,所述第三馈电部的一端电连接一个所述第二辐射臂,所述第四馈电部的一端电连接另一个所述第二辐射臂,所述巴伦馈电部包括第一馈电端口、第二馈电端口和第三馈电端口,所述第一馈电端口用于电连接所述射频信号源,所述第二馈电端口电连接所述第三馈电部的另一端,所述第三馈电端口电连接所述第四馈电部的另一端,所述巴伦馈电部用于传输所述射频电流并用于使所述第三馈电部的射频电流与所述第四馈电部的射频电流之间存在相位偏移。
2.根据权利要求1所述的天线模组,其特征在于,所述第一馈电件还包括导电连接部,所述导电连接部的一端电连接所述第一馈电部,所述导电连接部的另一端电连接所述第二馈电部,所述导电连接部用于传输所述射频电流并用于使所述第一馈电部的射频电流与所述第二馈电部的射频电流之间存在相位偏移。
3.根据权利要求2所述的天线模组,其特征在于,所述第一方向与所述第二方向正交。
4.根据权利要求1所述的天线模组,其特征在于,所述天线模组还包括设于所述馈电单元远离所述辐射单元一端的接地组,所述接地组包括层叠并间隔设置的第一接地件和第二接地件,所述第一接地件覆盖所述一对第一辐射臂和所述一对第二辐射臂,所述第二接地件覆盖所述一对第一辐射臂和所述一对第二辐射臂,至少部分所述巴伦馈电部位于所述第一接地件与第二接地件之间并与所述第一接地件、所述第二接地件间隔设置。
5.根据权利要求4所述的天线模组,其特征在于,所述第二接地件位于所述第一接地件背离所述辐射单元的一侧,所述传输部远离所述第一馈电部的一端贯穿所述第一接地件和所述第二接地件,所述第三馈电部的另一端贯穿所述第一接地件,所述第四馈电部的另一端贯穿所述第一接地件,所述巴伦馈电部包括相连的第一子巴伦部和第二子巴伦部,所述第一子巴伦部位于所述第一接地件与所述第二接地件之间并与所述第一接地件、所述第二接地件间隔设置,所述第一子巴伦部的两端分别形成所述第二馈电端口和所述第三馈电端口,所述第二子巴伦部远离所述第一子巴伦部的一端贯穿所述第二接地件并形成所述第一馈电端口。
6.根据权利要求1所述的天线模组,其特征在于,所述天线模组还包括设于所述馈电单元远离所述辐射单元一端的接地件,所述接地件覆盖所述一对第一辐射臂和所述一对第二辐射臂,至少部分所述巴伦馈电部位于所述接地件背离所述馈电单元的一侧并与所述接地件间隔设置。
7.根据权利要求6所述的天线模组,其特征在于,所述传输部远离所述第一馈电部的一端贯穿所述接地件,所述第三馈电部的另一端贯穿所述接地件,所述第四馈电部的另一端贯穿所述接地件,所述巴伦馈电部位于所述接地件背离所述馈电单元的一侧且皆与所述接地件间隔设置,所述巴伦馈电部包括相连的第三子巴伦部和第四子巴伦部,所述第三子巴伦部的两端分别形成所述第二馈电端口和所述第三馈电端口,所述第四子巴伦部远离所述第三子巴伦部的一端形成所述第一馈电端口。
8.根据权利要求2至7任意一项所述的天线模组,其特征在于,所述导电连接部、所述第一馈电部及所述第二馈电部共面,所述第一馈电部与所述第二馈电部沿所述第一方向相对设置,所述导电连接部沿所述第一方向延伸。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的天线模组,其特征在于,所述天线模组还包括一对第一耦合贴片和一对第二耦合贴片,所述一对第一耦合贴片分别与所述一对第一辐射臂相对设置并耦合,所述一对第二耦合贴片分别与所述一对第二辐射臂相对设置并耦合。
10.根据权利要求9所述的天线模组,其特征在于,所述一对第一耦合贴片位于所述辐射单元朝向所述馈电单元的一侧,所述天线模组还包括至少一个第一耦合接地件和至少一个第二耦合接地件,所述至少一个第一耦合接地件的一端电连接一个所述第一耦合贴片,所述至少一个第一耦合接地件的另一端接地,所述至少一个第二耦合接地件的一端电连接另一个所述第一耦合贴片,所述至少一个第二耦合接地件的另一端接地。
11.根据权利要求9所述的天线模组,其特征在于,所述一对第二耦合贴片位于所述辐射单元朝向所述馈电单元的一侧,所述天线模组还包括至少一个第三耦合接地件和至少一个第四耦合接地件,所述至少一个第三耦合接地件的一端电连接一个所述第二耦合贴片,所述至少一个第三耦合接地件的另一端接地,所述至少一个第四耦合接地件的一端电连接另一个所述第二耦合贴片,所述至少一个第四耦合接地件的另一端接地。
12.一种天线阵列,其特征在于,包括多个如权利要求1至11任意一项所述的天线模组,所述多个天线模组沿所述第一方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组的第一辐射臂相耦合;和/或,所述多个天线模组沿所述第二方向呈阵列排布,且相邻的两个天线模组的第二辐射臂相耦合。
13.根据权利要求12所述的天线阵列,其特征在于,当所述多个天线模组沿所述第一方向呈阵列排布时,相邻的两个天线模组的第一辐射臂呈交趾型耦合;当所述多个天线模组沿所述第二方向呈阵列排布时,相邻的两个天线模组的第二辐射臂呈交趾型耦合。
14.根据权利要求13所述的天线阵列,其特征在于,当所述多个天线模组沿所述第一方向呈阵列排布时,相邻的两个天线模组中的一个天线模组的第一辐射臂的边缘形成一个或多个第一缺口以及一个或多个第一延伸部,另一个天线模组的第一辐射臂的边缘形成一个或多个第二缺口以及一个或多个第二延伸部,所述第一延伸部至少部分伸入于所述第二缺口内,所述第二延伸部至少部分伸入于所述第一缺口内;当所述多个天线模组沿所述第二方向呈阵列排布时,相邻的两个天线模组中的一个天线模组的第二辐射臂的边缘形成一个或多个第三缺口以及一个或多个第三延伸部,另一个天线模组的第二辐射臂的边缘形成一个或多个第四缺口以及一个或多个第四延伸部,所述第三延伸部至少部分伸入于所述第四缺口内,所述第四延伸部至少部分伸入于所述第三缺口内。
15.根据权利要求11所述的天线阵列,其特征在于,所述天线阵列还包括沿所述第一方向设置的至少一对第一耦合枝节和沿所述第二方向设置的至少一对第二耦合枝节,所述第一耦合枝节与边缘的所述第一辐射臂耦合,所述第二耦合枝节与边缘的所述第二辐射臂耦合。
16.根据权利要求15所述的天线阵列,其特征在于,所述第一耦合枝节与边缘的所述第一辐射臂之间呈交趾型耦合,所述第二耦合枝节与边缘的所述第二辐射臂之间呈交趾型耦合。
17.一种电子设备,其特征在于,包括设备本体、如权利要求1至11任意一项所述的天线模组或者如权利要求12至16任意一项所述的天线阵列,所述设备本体用于承载所述天线模组或所述天线阵列。
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