CN215266650U - 一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 - Google Patents
一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备，包括介质基板和至少一个的天线单元，介质基板包括第一金属层，第一金属层上设有与至少一个的天线单元一一对应的馈电缝隙，还设有分别与各天线单元对应的定位缝隙；天线单元包括介质谐振器，介质谐振器包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，第一介质谐振器设置于第一金属层上且覆盖馈电缝隙和定位缝隙，第二介质谐振器设置于第一介质谐振器上，且在第一金属层上的投影覆盖馈电缝隙；第二介质谐振器的大小大于第一介质谐振器的大小；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。本实用新型可实现单体双频，且可减少安装对位产生的误差。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备。
背景技术
根据3GPP TS38.101-2 5G终端射频技术规范和TR38.817终端射频技术报告可知，5GmmWave频段有n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.25GHz)、n260(37-40GHz)、n261(27.5-28.35GHz)以及新增的n259(39.5-43GHz)。显然，在5G毫米波移动终端通信中，可以用多组天线来实现覆盖上述频段，但是其必将减小终端空间，那么用单天线实现双频甚至多频特性，将简化集成天线的结构和设计流程。
一般而言，多频微带贴片天线是多数设计者首选，因为其具有结构简单、原理清晰以及性能可接受等优点。但是其需要复杂的介质基板叠层结构和非一体式的双频实现方式等缺点，给目前5G毫米波双频天线的应用提出了挑战。
一般设计的5G终端毫米波天线是1×4单元，所以使用安装时需要4个分立式的介质谐振器，那么粘接固定时也需要4次，这种设计方式造成的天线性能仿真与实际误差较大。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备，可实现单体双频，且可减少安装对位产生的误差。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述介质基板包括第一金属层，所述第一金属层上设有与所述至少一个的天线单元一一对应的馈电缝隙，还设有分别与各天线单元对应的定位缝隙；所述天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器设置于所述第一金属层上且覆盖所述馈电缝隙和定位缝隙，所述第二介质谐振器设置于所述第一介质谐振器上，且在所述第一金属层上的投影覆盖所述馈电缝隙；所述第二介质谐振器的大小大于第一介质谐振器的大小；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。
进一步地，所述天线单元的数量为四个，四个天线单元线性排列。
进一步地，线性排列的四个天线单元依次为第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元；
所述第一天线单元的第二介质谐振器与所述第二天线单元的第二介质谐振器连接，所述第二天线单元的第一介质谐振器与所述第三天线单元的第一介质谐振器连接，所述第三天线单元的第二介质谐振器与所述第四天线单元的第二介质谐振器连接；
或，所述第一天线单元的第一介质谐振器与所述第二天线单元的第一介质谐振器连接，所述第二天线单元的第二介质谐振器与所述第三天线单元的第二介质谐振器连接，所述第三天线单元的第一介质谐振器与所述第四天线单元的第一介质谐振器连接。
进一步地，所述天线单元还包括馈电线，所述馈电线包括第一馈电线；所述第一馈电线设置于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一面上，所述第一馈电线与所述馈电缝隙耦合。
进一步地，所述介质基板还包括第二金属层和第三金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一侧，所述第三金属层位于所述第二金属层远离第一金属层的一侧；所述馈电线还包括第二馈电线，所述第二馈电线设置于第二金属层和第三金属层之间；所述第二馈电线与所述第一馈电线导通。
进一步地，所述第二金属层和第三金属层之间设有隔离墙，所述隔离墙围绕所述第二馈电线设置。
进一步地，所述隔离墙包括多个金属化孔，所述多个金属化孔连通所述第二金属层和第三金属层。
进一步地，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上；各天线单元的第二馈电线分别与所述射频芯片导通。
进一步地，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状为长方体形或圆柱体形。
本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组。
本实用新型的有益效果在于：通过将各天线单元中的介质谐振器一体化设置，使得安装时只需安装一次即可实现多单元的安装，减少安装时的不确定因素，方便量产；同时通过设置定位缝隙，可以大幅度减少安装对位产生的误差；通过将介质谐振器整体设计为上大下小的梯形结构，可覆盖5G毫米波中的28GHz和39GHz频段。本实用新型可以实现单体双频，减少设计复杂程度，且可大幅度减少安装对位产生的误差。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一的介质基板的第一金属层的结构示意图；
图3为本实用新型实施例一的天线模组的俯视示意图；
图4为本实用新型实施例一的四个天线单元的连接示意图；
图5为本实用新型实施例一的天线模组的右视示意图；
图6为本实用新型实施例一的四个天线单元的馈电线结构示意图(隐藏介质基板后)；
图7为本实用新型实施例一的介质基板的俯视示意图(隐藏第二馈电线和隔离墙后)；
图8为本实用新型实施例一的介质基板的透视图(隐藏第一金属层后)；
图9为本实用新型实施例一的天线模组的S参数示意图；
图10为本实用新型实施例一的天线模组的隔离度示意图；
图11为本实用新型实施例一的天线模组28GHz的3D方向图；
图12为本实用新型实施例一的天线模组39GHz的3D方向图。
标号说明：
1、介质基板；2、第一介质谐振器；3、第二介质谐振器；4、馈电线；5、射频芯片；
11、第一金属层；12、第二金属层；13、第三金属层；14、金属化孔；
111、馈电缝隙；112、定位缝隙；
41、第一馈电线；42、第二馈电线；43、第一过孔；44、第二过孔。
100、天线单元；101、第一天线单元；102、第二天线单元；103、第三天线单元；104、第四天线单元。
具体实施方式
为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1，一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述介质基板包括第一金属层，所述第一金属层上设有与所述至少一个的天线单元一一对应的馈电缝隙，还设有分别与各天线单元对应的定位缝隙；所述天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器设置于所述第一金属层上且覆盖所述馈电缝隙和定位缝隙，所述第二介质谐振器设置于所述第一介质谐振器上，且在所述第一金属层上的投影覆盖所述馈电缝隙；所述第二介质谐振器的大小大于第一介质谐振器的大小；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：可实现单体双频，且可减少安装对位产生的误差。
进一步地，所述天线单元的数量为四个，四个天线单元线性排列。
进一步地，线性排列的四个天线单元依次为第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元；
所述第一天线单元的第二介质谐振器与所述第二天线单元的第二介质谐振器连接，所述第二天线单元的第一介质谐振器与所述第三天线单元的第一介质谐振器连接，所述第三天线单元的第二介质谐振器与所述第四天线单元的第二介质谐振器连接；
或，所述第一天线单元的第一介质谐振器与所述第二天线单元的第一介质谐振器连接，所述第二天线单元的第二介质谐振器与所述第三天线单元的第二介质谐振器连接，所述第三天线单元的第一介质谐振器与所述第四天线单元的第一介质谐振器连接。
由上述描述可知，通过将连接处上下错开，避免天线单元间的耦合导致的方向图畸形。
进一步地，所述天线单元还包括馈电线，所述馈电线包括第一馈电线；所述第一馈电线设置于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一面上，所述第一馈电线与所述馈电缝隙耦合。
由上述描述可知，通过馈电线馈入射频信号，然后通过馈电缝隙对介质谐振器进行耦合馈电。
进一步地，所述介质基板还包括第二金属层和第三金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一侧，所述第三金属层位于所述第二金属层远离第一金属层的一侧；所述馈电线还包括第二馈电线，所述第二馈电线设置于第二金属层和第三金属层之间；所述第二馈电线与所述第一馈电线导通。
由上述描述可知，第二馈电线可作为匹配网络的匹配走线，通过对第二馈电线的走线进行设计，可增加天线模组的带宽，提高天线模组的性能。
进一步地，所述第二金属层和第三金属层之间设有隔离墙，所述隔离墙围绕所述第二馈电线设置。
进一步地，所述隔离墙包括多个金属化孔，所述多个金属化孔连通所述第二金属层和第三金属层。
由上述描述可知，隔离墙可起屏蔽和调节阻抗的作用，通过设置隔离墙，可屏蔽匹配网络之间的干扰。
进一步地，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上；各天线单元的第二馈电线分别与所述射频芯片导通。
由上述描述可知，射频芯片用于为天线提供信号。
进一步地，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状为长方体形或圆柱体形。
本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组。
实施例一
请参照图1-12，本实用新型的实施例一为：一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，可应用于5G毫米波移动端或者毫米波小基站。
如图1所示，包括介质基板1、至少一个的天线单元100和射频芯片5，本实施例中以包括四个天线单元为例进行说明，四个天线单元线性排列。
如图2所示，所述介质基板包括第一金属层11，所述第一金属层11上设有与所述至少一个的天线单元一一对应的馈电缝隙111，还设有分别与各天线单元对应的定位缝隙112；其中，所述馈电缝隙111可以为矩形、H形或圆形，本实施例中以H形为例；一个天线单元可以对应多个定位缝隙112，定位缝隙112可围绕馈电缝隙111设置，用于指示介质谐振器的安装位置。
结合图1和图3所示，所述天线单元100包括介质谐振器，所述介质谐振器包括第一介质谐振器2和第二介质谐振器3，所述第一介质谐振器2设置于所述第一金属层11上且覆盖所述馈电缝隙111和定位缝隙112，所述第二介质谐振器3设置于所述第一介质谐振器2上，且在所述第一金属层11上的投影覆盖所述馈电缝隙111；所述第二介质谐振器3的大小大于第一介质谐振器2的大小；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。其中，所述介质谐振器的介电常数为21。
本实施例中，第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状均为长方体形。一个天线单元对应四个定位缝隙，四个定位缝隙的位置分别对应第一介质谐振器的底面的四个角。
在其他实施例中，第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状也可以均为圆柱体形。此时，同一天线单元对应的多个定位缝隙可围绕成与第一介质谐振器的底面对应的圆形。
通过将底面面积较大的第二介质谐振器堆叠在底面面积较小的第一介质谐振器上，使得介质谐振器整体呈上大下小的梯形结构。通过将介质谐振器的形状设计为梯形并通过调整第一介质谐振器和第二介质谐振器的尺寸，可激发出5G毫米波中的28GHz和39GHz频段。通过一体化介质谐振器，使得安装时只需安装一次即可实现多单元的安装，减少安装时的不确定因素，方便量产。
优选地，线性排列的四个天线单元中相邻两个天线单元的连接处上下错开，可避免天线单元间的耦合导致的方向图畸形(若天线单元之间的连接处均连接在第一介质谐振器或均连接在第二介质谐振器，则单元耦合均在第一介质谐振器或均在第二介质谐振器，最后方向图会畸形)。
具体地，如图4所示，线性排列的四个天线单元依次为第一天线单元101、第二天线单元102、第三天线单元103和第四天线单元104，则第一天线单元101的第二介质谐振器3与第二天线单元102的第二介质谐振器3连接，第二天线单元102的第一介质谐振器2与第三天线单元103的第一介质谐振器2连接，第三天线单元103的第二介质谐振器3与第四天线单元104的第二介质谐振器3连接。
在另一个实施例中，也可以为：第一天线单元的第一介质谐振器与第二天线单元的第一介质谐振器连接，第二天线单元的第二介质谐振器与第三天线单元的第二介质谐振器连接，第三天线单元的第一介质谐振器与第四天线单元的第一介质谐振器连接。
如图5所示，所述介质基板1还包括第二金属层12和第三金属层13，第一金属层11、第二金属层12和第三金属层13依次层叠设置。也就是说，第二金属层位于第一金属层远离介质谐振器的一侧，第三金属层位于第二金属层远离第一金属层的一侧。进一步地，相邻两个金属层之间都设有介质层。
如图6所示，所述天线单元还包括馈电线4，所述馈电线4包括第一馈电线41和第二馈电线42。其中，结合图5所示，第一馈电线41设置于所述第一金属层11远离所述介质谐振器的一面上(即设置于第一金属层11和第二金属层12之间)，第二馈电线42设置于第二金属层12和第三金属层13之间；第二馈电线42与第一馈电线41导通，具体地，第二馈电线42的一端通过第一过孔43与第一馈电线41导通，另一端通过第二过孔44与射频芯片5导通。
如图7所示，所述第一馈电线41与所述馈电缝隙111耦合。具体地，所述第一馈电线41在第一金属层11上的投影与馈电缝隙111相交。
第二馈电线可作为匹配网络的匹配走线，通过对第二馈电线的走线进行设计，可增加天线模组的带宽，提高天线模组的性能。
本实施例中，第一金属层和第一馈电线构成微带线；第二金属层、第二馈电线和第三金属层构成带状线。
进一步地，结合图5和图8所示，所述第二金属层12和第三金属层13之间设有隔离墙，所述隔离墙围绕所述第二馈电线42设置，所述隔离墙包括多个金属化孔14，所述多个金属化孔14连通所述第二金属层12和第三金属层13。也就是说，第二金属层12和第三金属层13之间设有多个金属化孔14，多个金属化孔14围绕第二馈电线42设置。隔离墙可起屏蔽和调节阻抗的作用，通过设置隔离墙，可屏蔽匹配网络之间的干扰。
如图1所示，射频芯片5设置于所述介质基板1远离介质谐振器的一面上，各天线单元的第二馈电线分别与所述射频芯片5导通。进一步地，结合图5所示，射频芯片5通过BGA焊球设置在介质基板上，四个天线单元的第二馈电线42的另一端分别依次通过第二过孔44和BGA焊球与射频芯片5连接。
进一步地，还包括数字电路集成芯片(图中未示出)和电源芯片(图中未示出)，所述数字电路集成芯片和电源芯片也设置于介质基板远离介质谐振器的一面上，所述数字电路集成芯片和电源芯片分别与所述射频芯片电连接。
其中，射频芯片用于为天线提供信号；射频芯片中包含的移相器和放大器等原件，移相器用于为天线单元间提供相位差以实现波束扫描的能力，放大器用于补偿移相器的损耗。数字集成电路芯片，用于控制射频芯片的信号的幅值和相位，相当于射频芯片中如放大器，低噪放等电路的数字开关。电源芯片，用于为射频芯片提供电源。
图9为本实施例的天线模组的S参数示意图，从图中可以看出，该天线模组覆盖了n257(26.5-29.5GHz)频段和部分的n260(37-40GHz)频段。图10为本实施例的天线模组的天线单元隔离度示意图，从图中可以看出，端口隔离均小于-15db以上，隔离良好。
图11-12分别为本实施例的天线模组28GHz和39GHz的3D方向图，从图中可以看出，波束正常不畸形，具备波束扫描能力。
本实施例可以实现单体双频，减少设计复杂程度，一体化的介质谐振器天线可以大幅度减少安装对位产生的误差，且可以大幅提高天线整体辐射效率，同时可以降低天线生产成本。
综上所述，本实用新型提供的一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备，通过将各天线单元中的介质谐振器一体化设置，使得安装时只需安装一次即可实现多单元的安装，减少安装时的不确定因素，方便量产；同时通过设置定位缝隙，可以大幅度减少安装对位产生的误差；通过将介质谐振器整体设计为上大下小的梯形结构，可覆盖5G毫米波中的28GHz和39GHz频段。本实用新型可以实现单体双频，减少设计复杂程度，且可大幅度减少安装对位产生的误差。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述介质基板包括第一金属层，所述第一金属层上设有与所述至少一个的天线单元一一对应的馈电缝隙，还设有分别与各天线单元对应的定位缝隙；所述天线单元包括介质谐振器，所述介质谐振器包括第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器设置于所述第一金属层上且覆盖所述馈电缝隙和定位缝隙，所述第二介质谐振器设置于所述第一介质谐振器上，且在所述第一金属层上的投影覆盖所述馈电缝隙；所述第二介质谐振器的大小大于第一介质谐振器的大小；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。
2.根据权利要求1所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述天线单元的数量为四个，四个天线单元线性排列。
3.根据权利要求2所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，线性排列的四个天线单元依次为第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元和第四天线单元；
所述第一天线单元的第二介质谐振器与所述第二天线单元的第二介质谐振器连接，所述第二天线单元的第一介质谐振器与所述第三天线单元的第一介质谐振器连接，所述第三天线单元的第二介质谐振器与所述第四天线单元的第二介质谐振器连接；
或，所述第一天线单元的第一介质谐振器与所述第二天线单元的第一介质谐振器连接，所述第二天线单元的第二介质谐振器与所述第三天线单元的第二介质谐振器连接，所述第三天线单元的第一介质谐振器与所述第四天线单元的第一介质谐振器连接。
4.根据权利要求1所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述天线单元还包括馈电线，所述馈电线包括第一馈电线；所述第一馈电线设置于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一面上，所述第一馈电线与所述馈电缝隙耦合。
5.根据权利要求4所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述介质基板还包括第二金属层和第三金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层远离所述介质谐振器的一侧，所述第三金属层位于所述第二金属层远离第一金属层的一侧；所述馈电线还包括第二馈电线，所述第二馈电线设置于第二金属层和第三金属层之间；所述第二馈电线与所述第一馈电线导通。
6.根据权利要求5所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述第二金属层和第三金属层之间设有隔离墙，所述隔离墙围绕所述第二馈电线设置。
7.根据权利要求6所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述隔离墙包括多个金属化孔，所述多个金属化孔连通所述第二金属层和第三金属层。
8.根据权利要求5所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，还包括射频芯片，所述射频芯片设置于所述介质基板远离所述介质谐振器的一面上；各天线单元的第二馈电线分别与所述射频芯片导通。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组，其特征在于，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状为长方体形或圆柱体形。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一体化5G毫米波双频介质谐振器天线模组。
Priority Applications (1)
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| CN202120938408.9U CN215266650U (zh) | 2021-04-30 | 2021-04-30 | 一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113285213A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 |
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2021
- 2021-04-30 CN CN202120938408.9U patent/CN215266650U/zh active Active
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| CN113285213A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-08-20 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 |
| CN113285213B (zh) * | 2021-04-30 | 2023-12-19 | 深圳市信维通信股份有限公司 | 一体化5g毫米波双频介质谐振器天线模组及电子设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |