CN210956976U

CN210956976U - 一种集成毫米波阵列天线的电子设备

Info

Publication number: CN210956976U
Application number: CN201922345402.6U
Authority: CN
Inventors: 朱德进; 王婕; 綦超; 张伟; 刘石桂
Original assignee: Tiantong Kaimei Microelectronics Co ltd
Current assignee: TIANTONG RUIHONG TECHNOLOGY Co.,Ltd.
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-24

Abstract

本实用公开了一种集成毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列、主印刷电路板PCB、电池和第一金属中框，其特征在于：所述第一金属中框包括位于电子设备外观面的金属边框、起支撑和接地作用的大面积金属块，所述金属边框包括金属边框Ⅰ、金属边框Ⅱ、金属边框Ⅲ、金属边框Ⅳ，所述金属边框Ⅰ内设置有第一双面凹槽区域，所述第一双面凹槽区域正反两面均存在凹槽，中间为金属隔断，所述第一双面凹槽区域用于设置毫米波天线阵列，所述毫米波天线阵列由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。本实用可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。

Description

一种集成毫米波阵列天线的电子设备

技术领域

本实用新型涉及移动通讯领域，具体涉及一种集成毫米波阵列天线的电子设备。

背景技术

目前，将在2020年左右实现商用的5G(第五代移动通信)，包括Sub 6GHz频段与毫米波（millimeter wave）频段。毫米波是指波长为毫米级别，频率为30～300GHz的电磁波，它具有带宽大、信道容量大的优势，可以更好地满足5G通讯对大数据流量的需求。当前，智能终端设备中，包括5G sub-6Ghz MIMO技术、毫米波频段的相控阵波束成形的研究和开发，已经引起人们的关注。

终端设备中，常规毫米波天线将辐射元件直接集成到射频芯片栈的后端去，与芯片集成在一起，并设置在主印刷电路板（PCB）上，但是其辐射方向只能朝向终端设备背部，容易被遮挡。如果将其立着放在终端设备四周，天线辐射方向性问题得到改善，但是毫米波天线如何与2G、3G、4G天线共存，如何与金属化机身共存，都对工程设计带来挑战。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成毫米波阵列天线的电子设备，毫米波阵列天线设置于金属边框的双面凹槽区域内，可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降，毫米波阵列天线可以谐振在多个工作频段内，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：一种集成毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列、主印刷电路板PCB、电池和第一金属中框，其特征在于：所述第一金属中框包括位于电子设备外观面的金属边框、起支撑和接地作用的大面积金属块，所述金属边框包括金属边框Ⅰ、金属边框Ⅱ、金属边框Ⅲ、金属边框Ⅳ，所述金属边框Ⅰ内设置有第一双面凹槽区域，所述第一双面凹槽区域正反两面均存在凹槽，中间为金属隔断，所述第一双面凹槽区域用于设置毫米波天线阵列，所述毫米波天线阵列由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。

作为一种优选，所述毫米波天线阵列的天线单元包括相互对应的缝隙天线单元和耦合馈电单元，所述缝隙天线单元设置于第一双面凹槽区域内的金属隔断上，所述耦合馈电单元设置于第一双面凹槽区域的内侧凹槽之中。

作为一种优选，所述缝隙天线单元按照阵列形式排列，包括第一缝隙天线单元、第二缝隙天线单元、第三缝隙天线单元、第四缝隙天线单元，所述缝隙天线单元之间及缝隙天线单元与凹槽四边之间均预设一段距离。

作为一种优选，所述耦合馈电单元包括第一耦合馈电单元、第二耦合馈电单元、第三耦合馈电单元和第四耦合馈电单元，并分别与第一缝隙天线单元、第二缝隙天线单元、第三缝隙天线单元和第四缝隙天线单元一一对应，所述耦合馈电单元与缝隙天线单元之间通过非导电介质隔离与支撑。

作为一种优选，所述缝隙天线单元和耦合馈电单元的形状为多边形、圆形或环形，多边形为三角形、长方形、五边形等。

作为进一步的改进，所述第一双面凹槽区域的内侧凹槽中还设置有第一毫米波芯片模组，所述第一毫米波芯片模组通过柔性电路板与主印刷电路板PCB相连，所述耦合馈电单元均设置于第一毫米波芯片模组之上，并朝向缝隙天线单元。

作为一种优选，所述第一毫米波芯片模组包括无线收发器、电源管理集成电路IC、射频前端组件和毫米波通信组件。

作为进一步的改进，所述第一双面凹槽区域朝向电子设备外观面的一边，还设置有第一寄生天线单元、第二寄生天线单元、第三寄生天线单元、第四寄生天线单元，并分别与第一缝隙天线单元、第二缝隙天线单元、第三缝隙天线单元、第四缝隙天线单元一一对应。

作为进一步的改进，所述第一金属中框还包括第一净空区和第二净空区。

作为一种优选，所述电子设备外观面的金属边上还用于蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线的部分或全部辐射体。

本实用新型所提供的电子设备包括并不限定于移动通信设备，如手机、可穿戴设备、车联网设备、无人机、平板电脑、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等。其中四条金属边框上可以存在一个或多个断缝，四条金属边框的整体或部分还可以用于蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线等的部分或全部辐射体。所述金属边框内第一双面凹槽区域的四周可以是连续的金属，也可以是在任意位置存在一个或多个断点的非封闭区域。

本实用新型的有益效果是: 1、毫米波阵列天线设置于金属边框的双面凹槽区域内，可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降。2、毫米波阵列天线可以与蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线等的部分或全部辐射体共存，提高了空间利用效率，减少额外的天线设置空间。3、第一双面凹槽区域内部设置有金属隔断，而不是完全挖空，金属边框的金属保持连续。因此对共用金属边框的蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线等的阻抗影响小。4、毫米波阵列天线每个天线单元由馈电单元、缝隙耦合单元与寄生单元构成，可以谐振在多个工作频段内。寄生单元同时可以起到引向作用，提升了天线增益。5、毫米波芯片模组紧邻毫米波阵列天线，信号损耗小。加工简单，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例的示意图。

图2为本实用新型实施例的结构示意图。

图3为本实用新型实施例金属边框Ⅰ的示意图。

图4为本实用新型实施例毫米波阵列天线单元的示意图。

图5为本实用新型实施例毫米波阵列天线剖面图。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

具体实施方式

结合各附图所示，一种集成毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列20、主印刷电路板PCB30、电池40和第一金属中框11，所述第一金属中框11包括位于电子设备外观面的金属边框、起支撑和接地作用的大面积金属块、第一净空区115和第二净空区116。所述金属边框包括金属边框Ⅰ111、金属边框Ⅱ112、金属边框Ⅲ113、金属边框Ⅳ114，所述金属边框Ⅰ111内设置有第一双面凹槽区域21，所述第一双面凹槽区域21正反两面均存在凹槽，中间为金属隔断，所述第一双面凹槽区域21用于设置毫米波天线阵列20，所述毫米波天线阵列20由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。

所述毫米波天线阵列20还可以设置于金属中框11的金属边框Ⅱ112、金属边框Ⅲ113、金属边框Ⅳ114之上，其具体实施方法参考设置于金属边框Ⅰ111相关描述。

如附图3、图4所示，所述毫米波天线阵列20的天线单元包括相互对应的缝隙天线单元和耦合馈电单元，所述缝隙天线单元设置于第一双面凹槽区域21内的金属隔断上，所述耦合馈电单元设置于第一双面凹槽区域21的内侧凹槽之中。所述缝隙天线单元按照阵列形式排列，包括第一缝隙天线单元220、第二缝隙天线单元221、第三缝隙天线单元222、第四缝隙天线单元223，所述缝隙天线单元之间及缝隙天线单元与凹槽四边之间均预设一段距离。所述耦合馈电单元包括第一耦合馈电单元230、第二耦合馈电单元231、第三耦合馈电单元232和第四耦合馈电单元233，并分别与第一缝隙天线单元220、第二缝隙天线单元221、第三缝隙天线单元222和第四缝隙天线单元223一一对应，所述耦合馈电单元与缝隙天线单元之间通过非导电介质隔离与支撑。

所述缝隙天线单元和耦合馈电单元的形状包括但并不限于正多边形、圆形、环形或其它任意形状。

所述第一双面凹槽区域21的内侧凹槽中还设置有第一毫米波芯片模组240，所述第一毫米波芯片模组240通过柔性电路板与主印刷电路板PCB30相连，所述耦合馈电单元均设置于第一毫米波芯片模组240之上，并朝向缝隙天线单元。所述第一毫米波芯片模组240包括无线收发器、电源管理集成电路IC、射频前端组件和毫米波通信组件。

如附图5所示，所述第一双面凹槽区域21朝向电子设备10外观面的一边，还设置有第一寄生天线单元210、第二寄生天线单元211、第三寄生天线单元212、第四寄生天线单元213，并分别与第一缝隙天线单元220、第二缝隙天线单元221、第三缝隙天线单元222、第四缝隙天线单元223一一对应。所述寄生天线单元的形状包括并不限于正多边形、圆形、环形或其它任意形状。所述寄生天线单元可以与所述缝隙天线单元通过电容耦合谐振，从而增加毫米波天线谐振带宽，同时还起到引向作用，提升天线增益。可选的，所述非导电介质材质还可以通过诸如真空镀等工艺，将毫米波天线阵列隐藏起来，从而实现外观的最优化设计。所述毫米波天线阵列20还可以有多层寄生单元。

所述电子设备外观面的金属边上还可用于蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线的部分或全部辐射体。

Claims

1.一种集成毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列（20）、主印刷电路板PCB（30）、电池（40）和第一金属中框（11），其特征在于：所述第一金属中框（11）包括位于电子设备外观面的金属边框、起支撑和接地作用的大面积金属块，所述金属边框包括金属边框Ⅰ（111）、金属边框Ⅱ（112）、金属边框Ⅲ（113）、金属边框Ⅳ（114），所述金属边框Ⅰ（111）内设置有第一双面凹槽区域（21），所述第一双面凹槽区域（21）正反两面均存在凹槽，中间为金属隔断，所述第一双面凹槽区域（21）用于设置毫米波天线阵列（20），所述毫米波天线阵列（20）由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。

2.如权利要求1所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述毫米波天线阵列（20）的天线单元包括相互对应的缝隙天线单元和耦合馈电单元，所述缝隙天线单元设置于第一双面凹槽区域（21）内的金属隔断上，所述耦合馈电单元设置于第一双面凹槽区域（21）的内侧凹槽之中。

3.如权利要求2所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述缝隙天线单元按照阵列形式排列，包括第一缝隙天线单元（220）、第二缝隙天线单元（221）、第三缝隙天线单元（222）、第四缝隙天线单元（223），所述缝隙天线单元之间及缝隙天线单元与凹槽四边之间均预设一段距离。

4.如权利要求2所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述耦合馈电单元包括第一耦合馈电单元（230）、第二耦合馈电单元（231）、第三耦合馈电单元（232）和第四耦合馈电单元（233），并分别与第一缝隙天线单元(220)、第二缝隙天线单元(221)、第三缝隙天线单元(222)和第四缝隙天线单元（223）一一对应，所述耦合馈电单元与缝隙天线单元之间通过非导电介质隔离与支撑。

5.如权利要求2所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述缝隙天线单元和耦合馈电单元的形状为多边形、圆形或环形。

6.如权利要求1所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述第一双面凹槽区域（21）的内侧凹槽中还设置有第一毫米波芯片模组(240)，所述第一毫米波芯片模组（240）通过柔性电路板与主印刷电路板PCB（30）相连，所述耦合馈电单元均设置于第一毫米波芯片模组（240）之上，并朝向缝隙天线单元。

7.如权利要求6所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：

所述第一毫米波芯片模组(240) 包括无线收发器、电源管理集成电路IC、射频前端组件和毫米波通信组件。

8.如权利要求1所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述第一双面凹槽区域（21）朝向电子设备（10）外观面的一边，还设置有第一寄生天线单元（210）、第二寄生天线单元（211）、第三寄生天线单元（212）、第四寄生天线单元（213），并分别与第一缝隙天线单元（220）、第二缝隙天线单元（221）、第三缝隙天线单元（222）、第四缝隙天线单元（223）一一对应。

9.如权利要求1所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述第一金属中框（11）还包括第一净空区（115）和第二净空区（116）。

10.如权利要求1至9任一所述的一种集成毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述电子设备外观面的金属边上还用于蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线的部分或全部辐射体。