CN110994168A - 一种天线模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种天线模组及电子设备，该天线模组包括：至少一个辐射体，所述辐射体包括多个辐射部，所述多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构。本发明实施例中，由于多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构，即使得辐射体的极化方式为圆极化，一方面可以降低电磁波的多径散射和多径干扰，另一方面，由于圆极化天线可以接受任意极化的电磁波从而避免极化损失,可以使得用户随意旋转电子设备的角度而不会影响通信体验，从而提高了天线模组的通信效果。

Description

一种天线模组及电子设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及到一种天线模组及电子设备。

背景技术

随着通信技术的发展，天线模组的种类也越来越多。例如：当前出现了毫米波天线模组。在实际的运用中，当前天线模组的极化方式较为单一，通常采用单线极化天线，但是在天线模组和基站极化正交或接近极化正交的情况下，天线模组容易出现掉线现象，可见，当前天线模组的通信效果较差。

发明内容

本发明实施例提供一种天线模组及电子设备，以解决当前天线模组的通信效果较差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种天线模组，包括：至少一个辐射体，所述辐射体包括多个辐射部，所述多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构。

第二方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括上述的天线模组。

在本发明实施例中，天线模组包括：至少一个辐射体，所述辐射体包括多个辐射部，所述多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构。这样，由于多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构，即使得辐射体的极化方式为圆极化，一方面可以降低电磁波的多径散射和多径干扰，另一方面，由于圆极化天线可以接受任意极化的电磁波从而避免极化损失,可以使得用户随意旋转电子设备的角度而不会影响通信体验，从而提高了天线模组的通信效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种天线模组的结构***图；

图2是本发明实施例提供的一种天线模组的立体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种天线模组的主视图；

图4是本发明实施例提供的一种天线模组的俯视图；

图5是本发明实施例提供的一种天线模组中辐射部的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种天线模组的反射系数示意图；

图7是本发明实施例提供的一种天线模组的轴比示意图；

图8是本发明实施例提供的一种天线模组的频率为28GHz方向示意图；

图9是本发明实施例提供的一种天线模组的频率为39GHz方向示意图。

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，都属于本发明保护的范围。

参见图1-5，本发明实施例提供一种天线模组，包括：至少一个辐射体10，所述辐射体10包括多个辐射部11，所述多个辐射部11依次电连接形成立体螺旋结构。

其中，辐射部11可以呈弧形设置，且辐射部11的长度可以为圆周的周长的1/N，N的取值可以为大于或等于3的整数。需要说明的是，N的取值越大，天线模组的圆极化特性越好。另外，每一个辐射部11可以位于不同的水平面内，相邻的两个辐射部11之间可以通过连接件进行电连接，从而形成立体螺旋结构，该连接件可以为金属件。

当然，辐射部11也可以为沿与水平面垂直方向螺旋的辐射部。辐射部11的具体形式在此不做限定。

需要说明的是，辐射部11的个数对天线模组的性能有较大的影响，如辐射部11的个数越多，天线模组的圆极化特性越好，天线模组的阻抗带宽也越宽，天线模组的增益也越高。

但是由于辐射部11的个数越多，导致整个天线模组的厚度也越厚，表面波也越严重，当辐射部11的个数超过预设范围时，可能会出现方向图裂变，天线模组的增益降低，另外，辐射部11的个数较多时，导致天线模组的厚度也越厚时，则当天线模组应用于电子设备上时，容易导致电子设备的厚度较厚。所以，辐射部11的个数需要控制在预设范围内。当然，上述预设范围的具体取值在此不做限定。

当然，每个辐射体10分别对应电连接一个馈线20，并通过馈线20与馈源电连接。需要说明的是，馈线20的具体类型在此不做限定。

需要说明的是，馈线20可以具有可弯折性，这样，可以根据馈源的设置位置的不同从而调整馈线20的走线形状，优选的，馈线20可以采用柔性材料制成。例如：当馈线20采用同轴线时，馈线20的内外导体之间的填充材料可以采用柔性材料制成。

需要说明的是，本发明实施例提供的天线模组可以为毫米波天线模组，基本可以覆盖n257、n258、n260和n261等已经被第三代合作伙伴计划(3rd Generation PartnershipProject，3GPP)标准化组织定义的全球主流5G毫米波频段，从而极大提升了用户的移动漫游体验。

参见图6，图6为本发明实施例天线模组的反射系数，从图6中可以看出，本发明实施例提供的天线模组已经基本上覆盖n257、n258、n260和n261等全球主流5G毫米波频段。参见图7，图7为本发明实施例提供的圆极化天线模组的轴比，从图7中可以看出，在规定的频段范围内，天线模组的轴比均小于3dB，表明天线模组的圆极化特性良好。参见图8和图9，图8和图9分别为本发明实施例提供的天线模组在频率为28GHz和39GHz的方向图，可见，在28GHz和39GHz，本发明实施例提供的天线模组的辐射性能较好。

在本发明实施例中，天线模组包括：至少一个辐射体10，所述辐射体10包括多个辐射部11，所述多个辐射部11依次电连接形成立体螺旋结构。这样，由于多个辐射部11依次电连接形成立体螺旋结构，即使得辐射体10的极化方式为圆极化，一方面可以降低电磁波的多径散射和多径干扰，另一方面，由于圆极化天线可以接受任意极化的电磁波从而避免极化损失,可以使得用户随意旋转电子设备的角度而不会影响通信体验，从而提高了天线模组的通信效果。

可选地，参见图1-4，所述天线模组还包括基板30，所述基板30包括多层结构层，每一层所述结构层上均对应设置有一个所述辐射部11。

其中，基板30的类型在此不做具体限定，例如：基板30可以为印制电路板或者低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)电路板。当然，基板30包括多层结构层，每一层结构层的厚度在此不做具体限定，在不影响天线模组功能实现的前提下，为了减少整个天线模组的厚度，可以设置每一层结构层的厚度为0.1毫米。

其中，辐射部11可以贴合于每一层结构层的上表面或者下表面，然后可以采用层压技术将辐射部11嵌入至结构层内。当然，也可以在结构层上开设有容纳槽，然后将辐射部11的至少一部分嵌设于容纳槽内，需要说明的是，容纳槽可以贯穿结构层的上下表面，也可以不贯穿结构层的上下表面。

当容纳槽贯穿结构层的上下表面时，相邻两个结构层上的辐射部11可以直接抵接从而实现电连接；当容纳槽不贯穿结构层的上下表面时，辐射部11的至少一部分嵌设于容纳槽内，对应容纳槽的位置可以开设有通孔，通孔内可以设置有金属连接件，这样，相邻两个结构层上的辐射部11可以通过该金属连接件从而实现电连接。

另外，相邻两层结构层上的辐射部11还可以通过耦合的方式进行馈电。

需要说明的是，结构层的厚度可以大于或等于辐射部11的厚度。

本发明实施例中，由于每一层结构层上均对应设置有一个辐射部11，这样，结构层可以对辐射部11形成支撑，从而使得整个辐射体10的立体螺旋结构更加稳定。

可选地，每一层所述结构层上均设置有通孔，所述通孔内设置有电连接件31，任意相邻的结构层上的辐射部11均通过所述电连接件31电连接。

其中，电连接件31的具体类型在此不做限定，例如：电连接件31可以为实心金属柱或者空心金属柱，当然，电连接件31也可以为镀覆在通孔内壁的金属层。

本发明实施方式中，由于任意相邻的结构层上的辐射部11均通过电连接件31电连接，这样，简化了辐射部11之间的连接方式，且使得辐射部11之间的电连接效果较好。

可选的，所述电连接件31为设置于所述通孔内壁上的第一金属层。

其中，第一金属层可以采用镀覆工艺加工得到。

本发明实施例中，电连接件31为设置于通孔内壁上的第一金属层，且第一金属层可以采用镀覆工艺加工得到，这样，降低了加工难度，且保证了相邻两个结构层上的辐射部11之间的电连接效果。

可选地，每一层所述结构层上设置有凹槽，所述凹槽内对应设置有所述辐射部11。

其中，凹槽可以为贯穿结构层的凹槽，也可以为不贯穿结构层的凹槽，具体表述可以参见上述实施例中关于容纳槽的表述。优选的，本实施例中的凹槽为不贯穿结构层的凹槽。

本发明实施例中，由于辐射部11可以设置于凹槽内，这样，可以减少整个天线模组的厚度。

可选地，参见图1-3，所述天线模组还包括至少两层第二金属层40，所述至少两层第二金属层40均位于所述基板30的一侧，且所述至少两层第二金属层40相对且间隔设置，所述至少两层第二金属层40中任意相邻的第二金属层40之间设置有绝缘介质。

其中，上述至少两层第二金属层40中靠近基板的一个第二金属层40与基板30间隔设置。优选的，上述靠近基板的一个第二金属层40与基板30之间也设置有绝缘介质。需要说明的是，绝缘介质的具体类型在此不做限定。

其中，上述至少两层第二金属层40可以为等间距设置的。

本发明实施例中，由于天线模组还包括至少两层第二金属层40，使得辐射体10的最大辐射方向指向0度方向(0度方向可以为基板30上背离上述至少两层第二金属层40的方向)，增强了辐射体10的辐射效果，从而方便用来组成阵列进行波束赋形。

可选地，所述天线模组还包括馈线20，所述辐射体10与所述馈线20电连接，所述馈线20设置于所述至少两层第二金属层40中的一个第二金属层40上。

其中，由于馈线20的种类不同，则馈线20在至少两层第二金属层40中的位置也可以不同。

例如：参见图1，当馈线30为基片集成同轴线(Substrate Integrated CoaxialLine,SICL)时，则馈线20需要设置在至少两层第二金属层40中位于中间位置的第二金属层40上，如当依次设置有一号第二金属层、二号第二金属层和三号第二金属层，则馈线20设置于二号第二金属层上，且馈线20的四周位置上可以设置有多个第二通孔21，相对应的，一号第二金属层和三号第二金属层上也开设有相应第二通孔21，一号第二金属层、二号第二金属层和三号第二金属层上对应的第二通孔21均进行电连接(例如可以在每个第二通孔21内镀覆有金属层，并通过金属层进行电连接)，这样，由于馈线20的四周设置有多个第二通孔21，且上述第二通孔21与其他第二金属层40上对应的第二通孔21电连接，从而可以减小馈线20的损耗，提高天线模组的辐射效率，同时，也可减小馈电部分的辐射，减小其对天线模组辐射特性的干扰。

另外，当馈线20为共面波导(Coplanar Waveguide，CPW)传输线或者基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)传输线时，馈线20可以设置于在至少两层第二金属层中离基板30最远的一个第二金属层上。

本发明实施例中，由于馈线20的种类的不同，馈线20在至少两层第二金属层40中的设置位置也可以不同，这样，可以增强馈线20设置位置的灵活性。

可选地，所述馈线20为基片集成同轴线、共面波导传输线、基片集成波导传输线、带状线(StripLine)或者同轴探针。

本发明实施例中，馈线20为基片集成同轴线、共面波导传输线、基片集成波导传输线、带状线或者同轴探针，这样，由于馈线20可以具有上述多种种类，从而使得馈线20的设置方式可以更加灵活，且增加了馈线20的多样性。

可选地，所述辐射部11呈弧形设置。

其中，辐射部11的具体表述可以参见上述实施例中关于辐射部11的具体表述，在此不再赘述。需要说明的是，辐射部11的长度可以为圆周的周长的1/N，N的取值可以为大于或等于3的整数。需要说明的是，N的取值越大，天线模组的圆极化特性越好。

本发明实施例中，辐射部11呈弧形设置，可以进一步增强天线模组的圆极化特性。

可选地，参见图5，所述辐射部11相对的两端分别连接有第一连接结构12和第二连接结构13。

其中，第一连接结构12和第二连接结构13的尺寸可以完全相同，这样，在加工时更加方便，简化加工方式，提高加工效率。另外，第一连接结构12和第二连接结构13的形状在此不做限定，例如：第一连接结构12和第二连接结构13可以均为圆盘或者矩形盘等结构。

其中，第一连接结构12、第二连接结构13和辐射部11可以为一体成型结构，当然，第一连接结构12和第二连接结构13也可以通过焊接等方式固定连接于辐射部11上。

其中，辐射部11可以呈弧形设置，第一连接结构12和第二连接结构13可以均为圆盘，且第一连接结构12和第二连接结构13的直径可以大于辐射部11的宽度。这样，通过第一连接结构12和第二连接结构13可以增大相邻两个辐射部11之间的接触面积。

另外，当相邻两个辐射部11通过相邻两个结构层上通孔内的电连接件31电连接时，由于第一连接结构12和第二连接结构13的存在，增大了与电连接件31的接触面积，可以避免相邻两个辐射部11出现开路现象的出现。

需要说明的是，可以通过调节第一连接结构12和第二连接结构13的尺寸大小，从而可以调节整个天线模组的阻抗带宽。例如：当第一连接结构12和第二连接结构13均为圆盘时，圆盘的半径越大，天线模组的阻抗带宽越大。

本发明实施例中，辐射部11相对的两端分别连接有第一连接结构12和第二连接结构13，这样，可以增大相邻两个辐射部11之间的连接面积，从而增强相邻两个辐射部11之间电连接的稳定程度，避免出现开路现象。

可选地，所述天线模组包括两个所述辐射体10，两个所述辐射体10的螺旋方向相反。

本发明实施例中，由于天线模组包括两个辐射体10，且两个辐射体10的螺旋方向相反，这样，可以构成双圆极化天线，进一步增加天线模组的无线连接能力，减少通信断线的机率，提升通信效果和用户体验。同时还可以具有多输入多输出(Multiple Input AndMultiple Output，MIMO)功能，以提升数据的传输速率。

可选地，所述天线模组包括多个所述辐射体10时，多个所述辐射体10呈阵列分布。

本发明实施例中，多个辐射体10呈阵列分布，这样，可以进一步增强天线模组的通信效果，进而提高用户体验。

本发明实施例还提供一种电子设备，包括上述的天线模组。由于本发明实施例提供的电子设备包括上述实施例中的天线模组，因而具有与上述实施例相同的有益技术效果，而天线模组的具体结构可以参见上述实施例中的相应表述，在此不再赘述。

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)

1.一种天线模组，其特征在于，包括：至少一个辐射体，所述辐射体包括多个辐射部，所述多个辐射部依次电连接形成立体螺旋结构。

2.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基板，所述基板包括多层结构层，每一层所述结构层上均对应设置有一个所述辐射部。

3.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，每一层所述结构层上均设置有通孔，所述通孔内设置有电连接件，任意相邻的结构层上的辐射部均通过所述电连接件电连接。

4.根据权利要求3所述的天线模组，其特征在于，所述电连接件为设置于所述通孔内壁上的第一金属层。

5.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，每一层所述结构层上设置有凹槽，所述凹槽内对应设置有所述辐射部。

6.根据权利要求2所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组还包括至少两层第二金属层，所述至少两层第二金属层均位于所述基板的一侧，且所述至少两层第二金属层相对且间隔设置，所述至少两层第二金属层中任意相邻的第二金属层之间设置有绝缘介质。

7.根据权利要求6所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组还包括馈线，所述辐射体与所述馈线电连接，所述馈线设置于所述至少两层第二金属层中的一个第二金属层上。

8.根据权利要求7所述的天线模组，其特征在于，所述馈线为基片集成同轴线、共面波导传输线、基片集成波导传输线、带状线或者同轴探针。

9.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述辐射部呈弧形设置。

10.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组包括两个所述辐射体，两个所述辐射体的螺旋方向相反。

11.根据权利要求1所述的天线模组，其特征在于，所述天线模组包括多个所述辐射体时，多个所述辐射体呈阵列分布。

12.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的天线模组。

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