CN110829021A - 一种天线单元及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种天线单元及电子设备，涉及通信技术领域，以解决现有的电子设备的毫米波天线覆盖的频段较少的问题。该天线单元包括：目标绝缘体，设置在目标绝缘体中的M个馈电部、包括M个馈电臂单元的馈电臂结构和第一隔离体，设置在目标绝缘体底部的第一接地体；每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂、与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与不同馈电部电连接，各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，第一隔离体围绕馈电臂结构设置、且与第一接地体电连接，M为大于1的整数。该天线单元应用于电子设备中。

Description

一种天线单元及电子设备

技术领域

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线单元及电子设备。

背景技术

随着第五代移动通信(5th-Generation，5G)***的发展，以及电子设备的广泛应用，毫米波天线逐渐被应用在各种电子设备中，以满足用户日益增长的使用需求。

目前，电子设备中的毫米波天线主要通过封装天线(antenna in package，AiP)技术实现。例如，如图1所示，可以通过AiP技术，将工作波长为毫米波的阵列天线11、射频集成电路(radio frequency integrated circuit，RFIC)12、电源管理集成电路(powermanagement integrated circuit，PMIC)13和连接器14封装成一个模块10，该模块10可以称为毫米波天线模组。其中，上述阵列天线中的天线可以为贴片天线、八木-宇田天线，或者偶极子天线等。

然而，由于上述阵列天线中的天线通常为窄带天线(例如上述列举的贴片天线等)，因此每个天线的覆盖频段有限，但是在5G***中规划的毫米波频段通常比较多，例如以28GHz为主的n257(26.5-29.5GHz)频段和以39GHz为主的n260(37.0-40.0GHz)频段等，因此传统的毫米波天线模组可能无法覆盖5G***中规划的主流的毫米波频段，从而导致电子设备的天线性能较差。

发明内容

本发明实施例提供一种天线单元及电子设备，以解决现有的电子设备的毫米波天线覆盖的频段较少，导致电子设备的天线性能较差的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种天线单元，该天线单元包括：目标绝缘体，设置在目标绝缘体中的M个馈电部、馈电臂结构和第一隔离体，以及设置在目标绝缘体底部的第一接地体；其中，馈电臂结构包括M个馈电臂单元，每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂，以及与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与M个馈电部中的不同馈电部电连接，该M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为该M个馈电臂单元的电流零点，以及第一隔离体围绕馈电臂结构设置、且与第一接地体电连接，M为大于1的整数。

第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括上述第一方面中的天线单元。

在本发明实施例中，天线单元可以包括：目标绝缘体，设置在目标绝缘体中的M个馈电部、馈电臂结构和第一隔离体，以及设置在目标绝缘体底部的第一接地体；其中，馈电臂结构包括M个馈电臂单元，每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂，以及与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与M个馈电部中的不同馈电部电连接，M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，以及第一隔离体围绕馈电臂结构设置、且与第一接地体电连接，M为大于1的整数。通过该方案，由于M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，因此馈电臂单元可以独立工作，即每个馈电臂均不会受到其它馈电臂单元的干扰；并且由于第一隔离体与第一接地体电连接，因此第一隔离体和第一接地体可以组成一个金属腔体，因此该金属腔体可以使得馈电臂结构辐射的电磁波具有方向性；以及由于馈电臂单元包括第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂，因此当馈电部将交流信号传输到馈电臂单元上时，经由馈电臂单元的电流的路径可以有多种，例如第一馈电臂上形成的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂、再到第三馈电臂的电流路径等，如此经由馈电臂单元辐射的电磁波的频率也可以有多个，如此可以使得天线单元获得更宽的带宽，从而可以增加天线单元覆盖的频段。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种传统封装天线的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的天线单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的天线单元的反射系数图；

图4为本发明实施例提供的天线单元的剖视图；

图5为本发明实施例提供的天线单元的俯视图；

图6为本发明实施例提供的天线单元的极化隔离度示意图；

图7为本发明实施例提供的电子设备的硬件结构示意图；

图8为本发明实施例提供的天线单元的辐射方向图之一；

图9为本发明实施例提供的天线单元的辐射方向图之二；

图10为本发明实施例提供的电子设备的左视图。

附图标记说明：10—毫米波天线模组；11—工作波长为毫米波的阵列天线；12—RFIC；13—PMIC；14—连接器；20—天线单元；201—馈电部；202—馈电臂结构；2021—馈电臂单元，2021a—第一馈电臂；2021b—第二馈电臂；2021c—第三馈电臂；203—第一隔离体；204—第一接地体；205—第一绝缘体；206—第二绝缘体；L1—第一对称轴；L2—第二对称轴；3—电子设备；30—壳体；31—第一边框；32—第二边框；33—第三边框；34—第四边框；35—地板；36—第一天线；37—第一凹槽。

需要说明的是，本发明实施例中，附图所示的坐标系中的坐标轴相互正交。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本文中术语“和/或”，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。本文中符号“/”表示关联对象是或者的关系，例如A/B表示A或者B。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述对象的特定顺序。例如，第一馈电臂和第二馈电臂等是用于区别不同的馈电臂，而不是用于描述馈电臂的特定顺序。

在本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个或者两个以上，例如，多个天线单元是指两个或者两个以上的天线单元等。

下面对本发明实施例中涉及的一些术语/名词进行解释说明。

交流信号：是指电流的方向会发生变化的信号。

低温共烧陶瓷(low temperature co-fired ceramic，LTCC)技术：是指一种将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，且在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆和精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个组件(例如电容、电阻、耦合器等)埋入多层陶瓷基板中，然后叠压在一起，在900℃下烧结，制成互不干扰的高密度电路或电路基板等的技术。该技术可以将电路小型化和高密度化，特别适用于高频通讯用组件。

多输入多输出(multiple-input multiple-output，MIMO)技术：是指一种在传输端(即发送端和接收端)使用多个天线发送信号或接收信号，以改善通信质量的技术。在该技术中，信号可以通过传输端的多个天线发送或者接收。

相对介电常数：用于表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。

地板：是指电子设备中可以作为虚拟地的部分。例如电子设备中的印制电路板(printed circuit board，PCB)、金属边框(中框)或电子设备的显示屏等。

本发明实施例提供一种天线单元及电子设备，该天线单元可以包括：目标绝缘体，设置在目标绝缘体中的M个馈电部、馈电臂结构和第一隔离体，以及设置在目标绝缘体底部的第一接地体；其中，馈电臂结构包括M个馈电臂单元，每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂，以及与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与M个馈电部中的不同馈电部电连接，M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，以及第一隔离体围绕馈电臂结构设置、且与第一接地体电连接，M为大于1的整数。通过该方案，由于M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，因此馈电臂单元可以独立工作，即每个馈电臂均不会受到其它馈电臂单元的干扰；并且由于第一隔离体与第一接地体电连接，因此第一隔离体和第一接地体可以组成一个金属腔体，因此该金属腔体可以使得馈电臂结构辐射的电磁波具有方向性；以及由于馈电臂单元包括第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂，因此当馈电部将交流信号传输到馈电臂单元上时，经由馈电臂单元的电流的路径可以有多种，例如第一馈电臂上形成的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂、再到第三馈电臂的电流路径等，如此经由馈电臂单元辐射的电磁波的频率也可以有多个，如此可以使得天线单元获得更宽的带宽，从而可以增加天线单元覆盖的频段。

本发明实施例提供的天线单元可以应用于电子设备，也可以应用于需要使用该天线单元的其它设备，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。下面以天线单元应用于电子设备为例，对本发明实施例提供的天线单元进行示例性的说明。

下面结合各个附图对本发明实施例提供的天线单元进行示例性的说明。

如图2所示，天线单元20可以包括：目标绝缘体(未在图中示出)，设置在目标绝缘体中的M个馈电部201、馈电臂结构202和第一隔离体203，以及设置在目标绝缘体底部的第一接地体204。

其中，馈电臂结构202可以包括M个馈电臂单元2021，该M个馈电臂单元中的每个馈电臂单元(以下简称为每个馈电臂单元)2021可以包括第一馈电臂2021a、与第一馈电臂2021a的第一端电连接的第二馈电臂2021b，以及与第二馈电臂2021b电连接的第三馈电臂2021c；每个馈电臂单元中的第一馈电臂2021a的第二端可以与上述M个馈电部中的不同馈电部电连接，该M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂2021c可以相互电连接、且相互电连接的连接点为该M个馈电臂单元的电流零点，以及第一隔离体203可以围绕馈电臂结构202设置、且可以与上述第一接地体204电连接，M为大于1的整数。

需要说明的是，本发明实施例中，上述第一接地体和第一隔离体电连接可以使得第一接地体和第一隔离体形成一个金属腔体(以下称为目标金属腔体)。如此，该目标金属腔体可以使得馈电臂结构向外辐射的电磁波具有方向性。

另外，本发明实施例中，为了更加清楚地示意天线单元的结构，上述图2未示出目标绝缘体。实际实现时，上述馈电部、馈电臂结构和第一隔离体可以设置在目标绝缘体中，如此目标绝缘体、馈电部、馈电臂结构、第一隔离体和设置在目标绝缘体底部的第一接地体可以组成一个整体，形成一个本发明实施例提供的天线单元。

可选的，本发明实施例中，本发明实施例提供的天线单元可以通过LTCC技术、PCB加工技术，或者基板加工技术等任意可能的技术制成。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

示例性的，上述各个部件(例如目标绝缘体、M个馈电部、馈电臂结构、第一接地体和第一隔离体等部件)可以通过LTCC技术组合在一起，以形成本发明实施例提供的天线单元。

本发明实施例中，第一接地体可以作为本发明实施例提供的天线单元的地的一部分，如此可以使得天线单元能够可靠地接地，从而可以使得天线单元的性能比较稳定。

可选的，本发明实施例中，上述第一接地体可以为设置在第一绝缘体底部的金属片，也可以为喷涂在第一绝缘体底部的金属材料等。当然，实际实现时，第一接地体还可以以其它任意可能的形式设置在第一绝缘体底部，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，馈电臂结构的结构可以完全对称，即上述M个馈电臂单元中的每个馈电臂单元的结构(例如宽度或者长度等参数)均相同；馈电臂结构的结构也可以不完全对称(例如部分对称)，即上述M个馈电臂单元中的部分馈电臂单元的结构相同；馈电臂结构的结构也可以不对称，即上述M个馈电臂单元中的每个馈电臂单元的结构均不相同。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

示例性的，如图2所示，馈电臂结构的结构可以完全对称。

可选的，本发明实施例中，上述每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第一端可以与第二馈电臂的第一端电连接，第二馈电臂的第二端可以与第三馈电臂的第一端电连接，每个馈电臂单元中的第三馈电臂的第二端可以相互电连接。

可选的，本发明实施例中，上述馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂可以为一体成型的；也可以为一部分一体成型，一部分组装的；还可以为全部组装的。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述馈电臂结构中的M个馈电臂单元可以为一体成型的(即馈电臂结构为一体成型的)；也可以为该M个馈电臂单元中的一部分馈电臂是一体成型的，另一部分馈电臂是组装的；还可以为该M个馈电臂单元中的馈电臂均是组装的。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

需要说明的是，本发明实施例中，在馈电臂结构为一体成型的情况下，每个馈电臂单元也是一体成型的，且馈电臂结构的中心位置可以为M个馈电臂单元相互电连接的连接点，即为该M个馈电臂单元的电流零点。

另外，本发明实施例中的示例均是以M个馈电臂单元中的第一馈电臂和第二馈电臂为组装的，且M个馈电臂单元中的第三馈电臂为一体成型的为例进行示例性说明的。对于M个馈电臂单元的其它实现方式，其与M个馈电臂单元中的第一馈电臂和第二馈电臂为组装的，且M个馈电臂单元中的第三馈电臂为一体成型的实现方式类似，为避免重复，本发明实施例不再赘述。

可选的，本发明实施例中，馈电臂单元中的第一馈电臂和第三馈电臂可以为金属片，第二馈电臂可以为金属柱；或者，馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂可以均为金属片。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

为了更加清楚地描述本发明实施例提供的天线单元及其工作原理，下面具体以一个天线单元为例，对本发明实施例提供的天线单元发送信号和接收信号的工作原理进行示例性的说明。

示例性的，结合上述图2，本发明实施例中，当电子设备发送5G毫米波信号时，电子设备中的信号源会发出交流信号，该交流信息可以通过馈电部传输到馈电臂结构中的馈电臂单元上。然后，在馈电臂单元接收到该交流信号之后，该交流信号可以经由馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂向外辐射。由于该交流信号经由馈电臂单元的电流路径可以有多个，例如第一馈电臂上形成的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂、再到第三馈电臂的电流路径，因此馈电臂单元可以向外辐射体不同频率的电磁波。从而，电子设备可以通过本发明实施例提供的天线单元发送不同频率的信号。

又示例性的，当电子设备接收5G毫米波信号时，电子设备所处的空间中的电磁波可以激励馈电臂单元中的馈电臂(例如馈电臂单元中的第三馈电臂)，从而馈电臂单元可以产生感应电流(即感应的交流信号)。在馈电臂单元产生感应的交流信号之后，馈电臂单元可以通过馈电部向电子设备中的接收机输入该交流信号，如此可以使得电子设备接收到其它设备发送的5G毫米波信号。即电子设备可以通过本发明实施例提供的天线单元接收信号。

下面再结合图3，对本发明实施例提供的天线单元的性能进行示例性的说明。

示例性的，如图3所示，为本发明实施例提供的天线单元工作时，天线单元的反射系数图。当回波损耗小于-6dB(分贝)时，天线单元覆盖的频率范围可以为25.2GHz-41.3GHz该频率范围可以包括多个毫米波频段(例如n257、n260和n261)，当回波损耗小于-10dB时，天线单元覆盖的频率范围可以为26.3GHz-30.1GHz和36.8GHz-40.1GHz，该频率范围也可以包括多个毫米波频段(例如n257、n260和n261)，如此发明实施例提供的天线单元可以覆盖大多数5G毫米波频段，从而可以提高电子设备的天线性能。

需要说明的是，本发明实施例中，当一个天线单元的回波损耗小于-6dB时，该天线单元可以满足实际使用需求；当一个天线单元的回波损耗小于-10dB时，该天线单元的工作性能更加优良。即本发明实施例提供的天线单元可以在满足实际使用需求的基础上，保证更加优良的工作性能。

本发明实施例提供一种天线单元，由于M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，因此馈电臂单元可以独立工作，即每个馈电臂均不会受到其它馈电臂单元的干扰；并且由于第一隔离体与第一接地体电连接，因此第一隔离体和第一接地体可以组成一个金属腔体，因此该金属腔体可以使得馈电臂结构辐射的电磁波具有方向性；以及由于馈电臂单元包括第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂，因此当馈电部将交流信号传输到馈电臂单元上时，经由馈电臂单元的电流的路径可以有多种，例如第一馈电臂上形成的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂、再到第三馈电臂的电流路径等，如此经由馈电臂单元辐射的电磁波的频率也可以有多个，如此可以使得天线单元获得更宽的带宽，从而可以增加天线单元覆盖的频段。

可选的，本发明实施例中，上述M个馈电部可以贯穿第一接地体、且与第一接地体绝缘。

具体的，实际实现时，如图2所示，馈电部的第一端可以与馈电臂单元中的第一馈电臂2021a的第二端电连接，馈电部的第二端(未在图2中示出)可以穿过第一接地体、与电子设备中的一个信号源(例如电子设备中的5G信号源)电连接。如此，电子设备中的信号源的电流可以通过馈电部传输到馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂上，如此可以使得电子设备中的信号源的电流传输到天线单元中，从而可以使得天线单元能够正常工作。

可选的，本发明实施例中，上述每个馈电臂单元中的第一馈电臂和第三馈电臂可以均与上述M个馈电部垂直，每个馈电臂单元中的第二馈电臂可以与第一馈电臂和第三馈电臂垂直。

示例性的，如图4所示，为本发明实施例提供的一种天线单元的剖视图。由图4可见，馈电臂单元中的第一馈电臂2021a和第三馈电臂2021c可以与上述M个馈电部201垂直，馈电臂单元中的第二馈电臂2021b可以与该M个馈电部201平行，即馈电臂单元中的第二馈电臂2021b与第一馈电臂2021a和第三馈电臂2021c垂直。

需要说明的是，上述图4中的点a用于表示上述M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元相互电连接的连接点。具体的，该位置可以为馈电臂结构的中心位置。

当然，实际实现时，馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂之间的位置关系，还可以为其它任意可能的位置关系，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

本发明实施例中，由于馈电臂单元结构不同，即馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂的位置关系不同，天线单元的工作性能可能不同，因此可以根据天线单元的实际使用需求，设置馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂的位置关系，以使得本发明实施例提供的天线单元可以工作在5G毫米波频段内。

并且，由于馈电臂单元中的第一馈电臂和第三馈电臂与第二馈电臂垂直，可以增加馈电臂单元上的电流路径，因此可以扩大本发明实施例提供的天线单元覆盖的频段。

可选的，本发明实施例中，上述馈电臂结构可以设置在目标绝缘体的中心位置。例如，目标绝缘体的横截面的中心位置。

可选的，本发明实施例中，上述每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第一端与目标绝缘体中心(具体可以目标绝缘体的横截面的中心)之间的距离，可以大于第一馈电臂的第二端与目标绝缘体中心之间的距离。

可以理解，上述每个馈电臂单元中的第一馈电臂在目标绝缘体中的分布方向可以为沿目标绝缘体的中心到目标绝缘体的边缘的方向。

需要说明的是，本发明实施例仅是以第一馈电臂的第一端与目标绝缘体中心之间的距离大于第一馈电臂的第二端与目标绝缘体中心之间的距离为例进行示例性说明的，其并不对本申请造成任何限定。实际实现时，上述第一馈电臂还可以以任意可能的分布方式设置在目标绝缘体中，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述M个馈电臂单元可以为四个馈电臂单元(即M＝4)，该四个馈电臂单元可以组成两个馈电臂单元组，每个馈电臂单元组可以包括对称设置的两个馈电臂单元，且一个馈电臂单元组的对称轴与另一个馈电臂单元组的对称轴正交。

本发明实施例中，由于天线单元中可以包括两个馈电臂单元组，且每个馈电臂单元组包括两个馈电臂单元，因此电子设备可以通过天线单元中的该两个馈电臂单元组分别发送信号或接收信号，即可以通过本发明实施例提供的天线单元实现MIMO技术，如此可以提高天线单元的通信容量和通信速率，即可以提高天线单元的数据传输速率。

需要说明的是，为了便于描述和理解，下述实施例中将上述两个馈电臂单元组分为第一馈电臂单元组和第二馈电臂单元组。其中，第一馈电臂单元组和第二馈电臂单元组中分别包括对称设置的两个馈电臂单元，且第一馈电臂单元组的对称轴与第二馈电臂单元组的对称轴正交。

可选的，本发明实施例中，上述第一馈电臂单元组和上述第二馈电臂单元组可以为两个不同极化的馈电臂单元组。具体的，第一馈电臂单元组可以为一个第一极化的馈电臂单元组，第二馈电臂单元组可以为一个第二极化的馈电臂单元组。

示例性的，如图5所示，为本发明实施例提供的一种天线单元在Z轴反方向上的俯视图。上述第一馈电臂单元组可以包括第一馈电臂单元20210和第二馈电臂单元20211，上述第二馈电臂单元组可以包括第三馈电臂单元20212和第四馈电臂单元20213。其中，第一馈电臂单元20210和第二馈电臂单元20211形成的第一馈电臂单元组可以为第一极化的馈电臂单元组(例如水平极化的馈电臂单元组)；第三馈电臂单元20212和第四馈电臂单元20213形成的第二馈电臂单元组可以为第二极化的馈电臂单元组(例如垂直极化的馈电臂单元组)。

需要说明的是，由于图5为本发明实施例提供的天线单元在Z轴反向上的俯视图，因此图5中的坐标系仅示意了X轴和Y轴。

可选的，本发明实施例中，上述第一极化和第二极化可以为不同方向的极化。

示例性的，上述第一极化可以为+45°极化或水平极化；上述第二极化可以为-45°极化或垂直极化。

当然，实际实现时，上述第一极化的极化方向和第二极化的极化方向还可以为其它任意可能的极化方向。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

本发明实施例中，由于在天线单元在工作时，在馈电臂单元上流过的电流具有方向性，因此在馈电臂单元中的第一馈电臂在金属凹槽中的分布方向为沿目标绝缘体中心到目标绝缘体的边缘的情况下，可以增大各个馈电臂单元之间的距离，即可以减小不同馈电臂单元之间的干扰，从而可以提高天线单元的隔离度，即可以提高天线单元的极化纯度。

下面再结合图6，对本发明实施例提供的天线单元的极化隔离度进行示例性的说明。

示例性的，如图6所示，为本发明实施例提供的天线单元工作时，天线单元的极化隔离度示意图。假设第一馈电臂单元与第二馈电臂单元组成的馈电臂单元组为水平极化的馈电臂单元组，第三馈电臂单元和第四馈电臂单元组成的馈电臂单元组为垂直极化的馈电臂组。那么，如图6所示，在天线单元工作的全频段(即天线单元能够覆盖的所有频段)内，天线单元的隔离度均小于-115dB。然而，通常天线单元的隔离度为-10dB即可满足实际使用需求，且天线单元的极化隔离度越小，天线单元的极化纯度越高，因此通过上述设置方式可以大幅提高天线单元的极化隔离度，从而可以进一步优化天线单元的极化性能。

本发明实施例中，由于上述第一馈电臂单元组和上述第二馈电臂单元组可以为两个不同极化(第一极化和第二极化)的馈电臂单元组，因此可以使得本发明实施例提供的天线单元可以形成一个双极化的天线单元，如此可以提高天线单元的无线连接能力，从而可以减小天线单元通信断线的概率，即可以提高天线单元的通信能力。

可选的，本发明实施例中，当第一馈电臂单元组中的一个馈电臂单元(具体可以为馈电臂单元中的第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂)处于工作状态时，第一馈电臂单元组中的另一个馈电臂单元也可以处于工作状态。相应的，当第二馈电臂单元组中的一个馈电臂单元处于工作状态时，第二馈电臂单元组中的另一个馈电臂单元也可以处于工作状态。即同一馈电臂单元组中的馈电臂单元可以是同时工作的。

可选的，本发明实施例中，当第一馈电臂单元组中的馈电臂单元处于工作状态时，第二馈电臂单元组中的馈电臂单元可能处于工作状态，也可能不处于工作状态。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，第一隔离体的横截面为矩形，一个馈电臂单元组的对称轴可以与第一隔离体的横截面的第一对称轴平行，另一个馈电臂单元组的对称轴可以与第一隔离体的横截面的第二对称轴平行，第一对称轴可以与第二对称轴垂直。

示例性的，如图5所示，第一馈电臂单元20210和与第二馈电臂单元20211组成的馈电臂单元组的对称轴可以与第一隔离体的横截面的第一对称轴L1平行，第三馈电臂单元20212和第四馈电臂单元20213组成的馈电臂单元组的对称轴可以与第一隔离体的横截面的第二对称轴L2平行。

可选的，本发明实施例中，上述M个馈电部在目标绝缘体中的设置位置，可以根据上述M个馈电臂单元在目标绝缘体中的设置位置确定。

可选的，本发明实施例中，第一隔离体的横截面可以为矩形，上述M个馈电部可以为四个馈电部，该四个馈电部中的两个馈电部可以位于第一隔离体的横截面的一条对称轴上，该四个馈电部中的另外两个馈电部可以位于第一隔离体的横截面的另一条对称轴上。

可选的，本发明实施例中，与位于同一条对称轴上的两个馈电部电连接的信号源的幅值相等，相位相差180度。

可选的，本发明实施例中，第一馈电臂单元组和第二馈电臂单元组可以为正交分布的两个馈电臂单元组，且与上述第一馈电臂单元组中的馈电臂单元(上述第一馈电臂单元和第二馈电臂单元)中的第一馈电臂(具体为第一馈电臂的第二端)电连接的两个馈电部电连接的信号源的幅值相等，相位相差180度。与上述第二馈电臂单元组中的馈电臂单元(上述第三馈电臂单元和第四馈电臂单元)中的第一馈电臂电连接的两个馈电部电连接的信号源的幅值相等，相位相差180度。

本发明实施例中，上述第一隔离体可以用于隔离馈电臂结构向第一隔离体所在方向辐射的电磁波，从而可以使得本发明实施例提供的天线单元具有方向性。

可选的，本发明实施例中，上述第一隔离体可以为设置在第一绝缘体的边缘的金属片或者金属柱等任意具有隔离功能的部件。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述第一隔离体可以为N个金属柱，N为大于1的整数。

可选的，本发明实施例中，上述金属柱的直径可以根据第一绝缘体的尺寸确定。具体的，金属柱的直径可以根据第一绝缘体的横截面的面积确定。

可选的，本发明实施例中，上述金属柱的材料可以为金、银，或者铜等任意可能的材料。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述金属柱可以为在第一通孔中浇筑金属材料形成的金属柱。其中，该第一通孔可以为设置在第一绝缘体中(具体可以为第一绝缘体的边缘)的通孔。

可以理解，本发明实施例中，第一绝缘体中可以设置有N个第一通孔，并在该N个第一通孔中分别设置一个金属柱。

可选的，本发明实施例中，上述N个第一通孔可以均匀地分布在第一绝缘体的边缘，如此可以使得上述N个金属柱均匀地分布在第一绝缘体的边缘。也就是说，上述N个金属柱中任意相邻的两个金属柱之间的距离可以相等。

本发明实施例中，由于打孔的工艺比较简单，因此可以通过在第一绝缘体中设置通孔，并在通孔中设置金属柱的方式，简化上述第一隔离体的加工工艺，如此可以减小天线单元的加工难度。

需要说明的是，本发明实施例中，上述N个金属柱中相邻的两个金属柱之间的距离越小，该N个金属柱(即第一隔离体)馈电臂结构向第一隔离体所在方向辐射的电磁波的效果越好。也就是说，天线单元中设置的金属柱越密，天线单元的方向性越好。

可选的，本发明实施例中，上述N个金属柱中相邻的两个金属柱之间的距离可以小于或等于第一目标数值。该第一目标数值可以为馈电臂结构辐射的电磁波的最小波长的四分之一。

本发明实施例中，由于在第一绝缘体中设置金属柱的工艺比较简单、容易实现，因此将上述第一隔离体设置为上述N个金属柱，可以简化本发明实施例提供的天线单元的制作工艺。

需要说明的是，实际实现时，上述金属柱还可以为通过其它任意可能的工艺实现，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，如图4所示，目标绝缘体可以包括第一绝缘体205和第二绝缘体206。

其中，馈电臂结构可以位于第一绝缘体205中，上述每个馈电臂单元中的第一馈电臂2021a的第二端可以与位于第二绝缘体206中的M个馈电部中的不同馈电部201电连接，第一接地体204可以位于第二绝缘体206底部。

可选的，本发明实施例中，上述第一绝缘体的截面形状可以与第一接地体的横截面的形状相同。例如矩形或圆形等任意可能的形状。

相应的，上述第二绝缘体的截面形状也可以与第一接地体的横截面形状相同。

需要说明的是，本发明实施例中，上述第一绝缘体的截面形状和第二绝缘体的截面形状还可以为任意可以满足实际使用需求的形状。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述第一绝缘体的材料可以为陶瓷或塑胶等任意可能的材料；上述第二绝缘体的材料也可以为陶瓷或塑胶等任意可能的材料。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述第一绝缘体的材料和第二绝缘体的材料可以相同，也可以不同。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，上述第一绝缘体的材料可以为相对介电常数和损耗角正切值均比较小的绝缘材料；上述第二绝缘体的材料也可以为相对介电常数和损耗角正切值均比较小的绝缘材料。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

示例性的，本发明实施例中，上述第一绝缘体的材料和第二绝缘体的材料可以为用一种材料，该材料的相对介电常数可以为2.53，损耗角正切值可以为0.003。

需要说明的是，本发明实施例中，上述第一绝缘体的材料和第二绝缘体的材料的损耗角正切值越小，第一绝缘体和第二绝缘体对天线单元中的其它部件的干扰越小，天线单元的性能越稳定。

需要说明的是，本发明实施例中，上述各个附图所示的天线单元均是以结合本发明实施例中的一个附图为例示例性的说明的。具体实现时，上述各个附图所示的天线单元还可以结合上述实施例中示意的其它可以结合的任意附图实现，此处不再赘述。

本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备可以包括上述如图2至图6中任一实施例提供的天线单元。对于天线单元的描述具体可以参见上述实施例中对天线单元的相关描述，此处不再赘述。

本发明实施例中的电子设备可以为移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为个人计算机(personal computer，PC)、电视机(television，TV)、服务器或柜员机等，本发明实施例不作具体限定。

可选的，本发明实施例中，电子设备的壳体中可以设置有至少一个第一凹槽，该至少一个第一凹槽中的每个第一凹槽内可以设置至少一个天线单元。

本发明实施例中，可以通过在电子设备的壳体中设置上述第一凹槽，并在每个第一凹槽内设置至少一个本发明实施例提供的天线单元，实现在电子设备中集成至少一个本发明实施例提供的天线单元，从而可以使得电子设备中包括本发明实施例提供的天线单元组成的天线阵列。

可选的，本发明实施例中，上述第一凹槽可以设置在电子设备的壳体的边框中。

本发明实施例中，如图7所示，电子设备3可以包括壳体30。壳体30可以包括第一边框31，与第一边框31连接的第二边框32，与第二边框32连接的第三边框33，与第三边框33和第一边框31均连接的第四边框34。电子设备3还可以包括与第二边框32和第四边框34均连接的地板35，以及由第三边框33、部分第二边框32和部分第四边框34组成的第一天线36。其中，第二边框32上设置有第一凹槽37。如此，本发明实施例提供的天线单元可以设置该第一凹槽内，从而可以使得电子设备中包括本发明实施例提供的天线单元形成的阵列天线模组，进而可以实现在电子设备中集成本发明实施例提供的天线单元的设计。

其中，上述地板可以为电子设备中的PCB或金属中框，或者为电子设备的显示屏等任意可以作为虚拟地的部分。

需要说明的是，本发明实施例中，上述第一天线可以为电子设备的第二代移动通信***(即2G***)、第三代移动通信***(即3G***)，以及***移动通信***(即4G***)等***的通信天线。本发明实施例提供的天线单元可以为电子设备的5G***的天线。

可选的，本发明实施例中，上述第一边框、第二边框、第三边框和第四边框可以依次首尾连接形成封闭式边框；或者，上述第一边框、第二边框、第三边框和第四边框中的部分边框可以连接形成半封闭式边框；或者，上述第一边框、第二边框、第三边框和第四边框可以互不连接形成的开放式边框。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

需要说明的是，上述图7所示的壳体30包括的边框是以第一边框31、第二边框32、第三边框33和第四边框34依次首尾连接形成的封闭式边框为例进行示例性的说明的，其并不对本发明实施例造成任何限定。对于上述第一边框、第二边框、第三边框和第四边框之间以其它连接方式(部分边框连接或各个边框互不连接)形成的边框，其实现方式与本发明实施例提供的实现方式类似，为避免重复，此处不再赘述。

可选的，本发明实施例中，上述至少一个第一凹槽可以设置在壳体的同一边框中，也可以设置在不同的边框中。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，一个第一凹槽(上述至少一个第一凹槽中的任意一个)可以设置在壳体的第一边框、第二边框、第三边框或第四边框中。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

需要说明的是，本发明实施例中，上述图7是以第一凹槽37设置在壳体30的第二边框32上，且第一凹槽37的开口方向为如图7所示的坐标系的Z轴正向为例进行示例性说明的。

可以理解，本发明实施例中，如图7所示，当上述第一凹槽设置在壳体的第一边框上时，第一凹槽的开口方向可以为X轴正向；当上述第一凹槽设置在壳体的第三边框上时，第一凹槽的开口方向可以为X轴反向；当上述第一凹槽设置在壳体的第四边框上时，第一凹槽的开口方向可以为Z轴反向。

可选的，本发明实施例中，电子设备的壳体中可以设置有多个第一凹槽，且每个第一凹槽内可以设置有一个本发明实施例提供的天线单元。如此，这多个天线单元可以在电子设备中形成天线阵列，从而可以提高电子设备的天线性能。

本发明实施例中，如图8所示，为本发明实施例提供的天线单元辐射频率为28GHz的信号时，天线单元辐射的方向图；如图9所示，为本发明实施例提供的天线单元辐射频率为39GHz的信号时，天线单元辐射的方向图。由图8和图9可见，天线单元在28GHz的最大辐射方向，与天线单元在39GHz的最大辐射方向相同，因此本发明实施例提供的天线单元适合组成宽带的天线阵列。如此，电子设备可以设置至少两个第一凹槽，并在每个第一凹槽中设置一个本发明实施例提供的天线单元，从而可以使得电子设备中包括该天线阵列，进而可以提高电子设备的天线性能。

可选的，本发明实施例中，在电子设备中集成多个本发明实施例提供的天线单元的情况下，相邻两个天线单元之间的距离可以根据天线单元的隔离度和该多个天线单元形成的天线阵列的扫描角度确定。具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不作限定。

可选的，本发明实施例中，电子设备的壳体上设置的第一凹槽的数量可以根据第一凹槽的尺寸和电子设备的壳体的尺寸确定，本发明实施例对此不作限定。

示例性的，假设电子设备的壳体的第二边框上设置有多个第一凹槽(未在图10中示出)，且每个第一凹槽中设置有一个天线单元，那么，如图10所示，一个天线单元可以位于第二边框32中的一个第一凹槽内，该天线单元中的馈电臂结构202和第一隔离体203可以设置在目标绝缘体206中，且第一隔离体203围绕馈电臂结构202设置。

需要说明的是，本发明实施例中，上述图10是以第二边框上设置的4个第一凹槽(设置有4个天线单元)为例进行示例性说明的，其并不对本发明实施例造成任何限定。可以理解，实际实现时，第二边框上设置的第一凹槽的数量可以为任意可能的数值，具体可以根据实际使用需求确定，本发明实施例不做任何限定。

本发明实施例提供一种电子设备，该电子设备可以包括天线单元。该天线单元可以包括：目标绝缘体，设置在目标绝缘体中的M个馈电部、馈电臂结构和第一隔离体，以及设置在目标绝缘体底部的第一接地体；其中，馈电臂结构包括M个馈电臂单元，每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂，以及与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与M个馈电部中的不同馈电部电连接，M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，以及第一隔离体围绕馈电臂结构设置、且与第一接地体电连接，M为大于1的整数。通过该方案，由于M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接的连接点为M个馈电臂单元的电流零点，因此馈电臂单元可以独立工作，即每个馈电臂均不会受到其它馈电臂单元的干扰；并且由于第一隔离体与第一接地体电连接，因此第一隔离体和第一接地体可以组成一个金属腔体，因此该金属腔体可以使得馈电臂结构辐射的电磁波具有方向性；以及由于馈电臂单元包括第一馈电臂、第二馈电臂和第三馈电臂，因此当馈电部将交流信号传输到馈电臂单元上时，经由馈电臂单元的电流的路径可以有多种，例如第一馈电臂上形成的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂的电流路径，第一馈电臂到第二馈电臂、再到第三馈电臂的电流路径等，如此经由馈电臂单元辐射的电磁波的频率也可以有多个，如此可以使得天线单元获得更宽的带宽，从而可以增加天线单元覆盖的频段。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种天线单元，其特征在于，所述天线单元包括：目标绝缘体，设置在所述目标绝缘体中的M个馈电部、馈电臂结构和第一隔离体，以及设置在所述目标绝缘体底部的第一接地体；

其中，所述馈电臂结构包括M个馈电臂单元，每个馈电臂单元包括第一馈电臂、与第一馈电臂的第一端电连接的第二馈电臂，以及与第二馈电臂电连接的第三馈电臂；所述每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与所述M个馈电部中的不同馈电部电连接，所述M个馈电臂单元中的各个馈电臂单元中的第三馈电臂相互电连接、且相互电连接的连接点为所述M个馈电臂单元的电流零点，以及所述第一隔离体围绕所述馈电臂结构设置、且与所述第一接地体电连接，M为大于1的整数。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述每个馈电臂单元中的第一馈电臂和第三馈电臂均与所述M个馈电部垂直，所述每个馈电臂中的第二馈电臂与第一馈电臂和第三馈电臂垂直。

3.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第一端与所述目标绝缘体中心之间的距离，大于第一馈电臂的第二端与所述目标绝缘体中心之间的距离。

4.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述M个馈电臂单元为四个馈电臂单元，所述四个馈电臂单元组成两个馈电臂单元组，每个馈电臂单元组包括对称设置的两个馈电臂单元，且一个馈电臂单元组的对称轴与另一个馈电臂单元组的对称轴正交。

5.根据权利要求4所述的天线单元，其特征在于，所述第一隔离体的横截面为矩形，一个馈电臂单元组的对称轴与所述第一隔离体的横截面的第一对称轴平行，另一个馈电臂单元组的对称轴与所述第一隔离体的横截面的第二对称轴平行，所述第一对称轴与所述第二对称轴垂直。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述M个馈电部贯穿所述第一接地体、且与所述第一接地体绝缘。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的天线单元，其特征在于，所述第一隔离体的横截面为矩形，所述M个馈电部为四个馈电部，所述四个馈电部中的两个馈电部位于所述第一隔离体的横截面的一条对称轴上，所述四个馈电部中的另外两个馈电部位于所述第一隔离体的横截面的另一条对称轴上。

8.根据权利要求7所述的天线单元，其特征在于，与位于同一条对称轴上的两个馈电部电连接的信号源的幅值相等，相位相差180度。

9.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一隔离体为N个金属柱，N为大于1的整数。

10.根据权利要求8所述的天线单元，其特征在于，所述目标绝缘体包括第一绝缘体和第二绝缘体；

所述馈电臂结构位于所述第一绝缘体中，所述每个馈电臂单元中的第一馈电臂的第二端与位于所述第二绝缘体中的所述M个馈电部中的不同馈电部电连接，所述第一接地***于所述第二绝缘体底部。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个如权利要求1至10中任一项所述的天线单元。

12.根据权利要求11所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备的壳体中设置有至少一个第一凹槽，所述至少一个第一凹槽中的每个第一凹槽内设置至少一个所述天线单元。

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