CN111509376A - 一种天线单元、封装模组及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天线单元、封装模组及电子设备，其中，所述天线单元包括第一辐射组件、第二辐射组件和接地层，所述第一辐射组件与所述第二辐射组件电耦合，所述第一辐射组件包括第一辐射体以及布设于所述第一辐射体四周的第一寄生辐射体；所述第二辐射组件包括第二辐射体以及布设于所述第二辐射体四周的第二寄生辐射体；所述第二辐射体包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片以及第四辐射贴片，所述第一辐射体包括本体以及开设于所述本体上的与所述第一辐射贴片正对的第一槽、与所述第二辐射贴片正对的第二槽、与所述第三辐射贴片正对的第三槽以及与所述第四辐射贴片正对的第四槽，所述第一槽、第二槽、第三槽与第四槽连通。

Description

一种天线单元、封装模组及电子设备
【技术领域】
本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种天线单元、封装模组及电子设备。
【背景技术】
移动通信技术将会极大地改变人们现有的生活方式，推动社会不断发展，在未来一段时间内的主流通信频段有4G和5G，为了适应未来通信技术高速率、低延时、高容量等技术特点。
在平板、手机等移动终端设备上，传统天线在主板上占据的面积阻碍了射频***的进一步小型化与集成，天线单元与射频前端的集成日益受到国际学者的关注。解决这个难题的最好办法是将天线单元与射频芯片集成封装在一起成为一个表面贴器件，称为封装天线，也称封装模组。
由于封装模组的高集成化，从而对于天线单元提出了更高要求，小型化的天线单元将会受到极大的推崇，而现有的天线单元想要实现小型化，其辐射效果就会变差、天线带宽频段窄。
因此，有必要提供一种体积小且辐射效果好的天线单元以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种体积小且辐射效果好的天线单元、封装模组及电子设备。
本发明提供了一种天线单元，所述天线单元包括依次层叠且间隔设置的第一辐射组件、第二辐射组件和接地层，所述第一辐射组件与所述第二辐射组件电耦合，所述天线单元还包括与所述第二辐射组件连接的馈电组件；
其中，所述第一辐射组件包括第一辐射体以及布设于所述第一辐射体四周的第一寄生辐射体；
所述第二辐射组件包括第二辐射体以及布设于所述第二辐射体四周的第二寄生辐射体；
所述第二辐射体包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片以及第四辐射贴片，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片依次等间隔布设于所述第二辐射体的几何中心的周向；
所述第一辐射体包括本体以及开设于所述本体上的与所述第一辐射贴片正对的第一槽、与所述第二辐射贴片正对的第二槽、与所述第三辐射贴片正对的第三槽以及与所述第四辐射贴片正对的第四槽，所述第一槽、第二槽、第三槽与第四槽连通。
优选地，所述第一辐射体的外轮廓为矩形，所述第一寄生辐射体包括4个设于所述第一辐射体角部的第一寄生贴片；
所述第一寄生贴片包括第一寄生部和第二寄生部，所述第一寄生部的一端与所述第二寄生部的一端连接，且所述第一寄生部的延伸方向和所述第二寄生部的延伸方向相互垂直。
优选地，所述第二寄生辐射体包括4个设于所述第二辐射体角部的第二寄生贴片，所述第二寄生贴片包括第三寄生部和第四寄生部，所述第三寄生部的一端与所述第四寄生部的一端连接，且所述第三寄生部的延伸方向和所述第四寄生部的延伸方向相互垂直。优选地，所述第一辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第一馈电部，所述第二辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第二馈电部，所述第三辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第三馈电部，所述第四辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第四馈电部，所述馈电组件包括与所述第一馈电部电连接的第一馈电臂、与所述第二馈电部电连接的第二馈电臂、与所述第三馈电部电连接的第三馈电臂及与所述第四馈电部电连接的第四馈电臂。
优选地，所述接地层设置有多个通孔，所述第一馈电臂、第二馈电臂、第三馈电臂及第四馈电臂对应穿过所述通孔外露于所述接地层。优选地，所述第一馈电臂包括与所述第一馈电部连接的第一馈电子臂和穿过所述通孔的第二馈电子臂，所述第二馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第一馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第二馈电臂包括与所述第二馈电部连接的第三馈电子臂和穿过所述通孔的第四馈电子臂，所述第四馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第三馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第三馈电臂包括与所述第三馈电部连接的第五馈电子臂和穿过所述通孔的第六馈电子臂，所述第六馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第五馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第四馈电臂包括与所述第四馈电部连接的第七馈电子臂和穿过所述通孔的第八馈电子臂，所述第八馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第七馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离。
优选地，所述天线单元工作于毫米波频段。
本发明还提供一种封装模组，所述封装模组包括前述的天线单元。
优选地，所述封装模组还包括线路单元以及叠设的第一基材部和第二基材部，所述天线单元设置于所述第一基材部，所述线路单元设置于所述第二基材部。
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括壳体以及至少两个前述的封装模组，其中，所述封装模组固定于所述壳体。
与现有技术相比，本发明所提供的天线单元通过第一辐射组件和第二辐射组件层叠设置，从而有效减小天线单元的体积。
同时，天线单元工作时，通过第二辐射体将信号耦合到第二寄生辐射体以及第一辐射组件，从而将信号辐射到空间中，并通过设置第一寄生辐射体和第二寄生辐射体可以有效提高天线的工作带宽。
【附图说明】
图1为本发明实施例提供的封装模组的立体结构示意图；
图2为封装模组的局部***结构示意图；
图3为封装模组中天线单元的第一辐射组件的俯视结构示意图；
图4为封装模组中天线单元的第二辐射组件的俯视结构示意图；
图5为第二辐射组件与馈电组件配合的立体结构示意图；
图6为天线单元的第二辐射组件及馈电组件配合的结构示意图；
图7为天线单元的第一辐射组件、第二辐射组件及馈电组件配合的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的封装模组阵列排序的立体结构示意图；
图9为本发明实施例提供的封装模组的S参数曲线图；
图10为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
请参照图1-7，本发明提供一种封装模组100，该封装模组100包括第一基材部10以及与第一基材部10叠设地第二基材部30。
其中，第一基材部10设置有天线单元1，第二基材部30设置有与天线单元1电连接的线路单元6。天线单元1可工作于毫米波频段，其中，毫米波频段至少包括26.5GHz-29.5GHz频段、24.25-27.5GHz频段z、37-40GHz和27.5-28.35GHz频段中的至少一个频段。
具体地，天线单元1包括馈电组件4和依次层叠且间隔设置的第一辐射组件2、第二辐射组件3和接地层5。其中，第一辐射组件2与第二辐射组件3电耦合，馈电组件4与第二辐射组件3连接以为第二辐射组件3馈电。馈电组件4与第二辐射组件3的连接方式如图6所示。
如图2-4所示，第一辐射组件2包括第一辐射体22以及布设于第一辐射体22四周的第一寄生辐射体23。其中，第一辐射体22和第一寄生辐射体23设置于第一基板21的表面。
第二辐射组件3包括第二辐射体32以及布设于第二辐射体32四周的第二寄生辐射体33。其中，第二辐射体32和第二寄生辐射体33设置于第二基板31的表面。
具体地，第二辐射体32包括第一辐射贴片321、第二辐射贴片322、第三辐射贴片323以及第四辐射贴片324。其中，第一辐射贴片321、第二辐射贴片322、第三辐射贴片323、第四辐射贴片324依次等间隔布设于第二辐射体32的几何中心O的周向，如图4所示。
第一辐射体22包括本体221以及开设于本体221上的与第一辐射贴片321正对的第一槽222、与第二辐射贴片322正对的第二槽223、与第三辐射贴片323正对的第三槽224以及与第四辐射贴片324正对的第四槽225，第一槽222、第二槽223、第三槽224与第四槽225连通，如图3所示。
较佳地，第一辐射体22和第一寄生辐射体23设置于第一基板21的相同表面，第二辐射体32和第二寄生辐射体33设置于第二基板31的相同表面。
天线单元1工作时，通过第二辐射体32将信号耦合到第二寄生辐射体33以及第一辐射组件2，从而将信号辐射到空间中，同时通过设置第一寄生辐射体23和第二寄生辐射体33可以有效提高天线的工作带宽。
在部分实施例中，第一辐射体22的外轮廓为矩形，第一寄生辐射体23包括4个设于第一辐射体22角部的第一寄生贴片231，也即第一寄生贴片231呈轴对称布设于第一辐射体22的四周。
具体地，第一寄生贴片231包括第一寄生部232和第二寄生部233，第一寄生部232的一端与第二寄生部233的一端连接，且第一寄生部232的延伸方向和第二寄生部233的延伸方向相互垂直，如图3所示。
在部分实施例中，第二寄生辐射体33包括4个设于第二辐射体32角部的第二寄生贴片331，也即，第二寄生贴片331呈轴对称布设于第二辐射体32的四周。
具体地，第二寄生贴片331包括第三寄生部332和第四寄生部333，第三寄生部332的一端与第四寄生部333的一端连接，且第三寄生部332的延伸方向和第四寄生部333的延伸方向相互垂直，如图4所示。
请参阅图5-7，在部分实施例中，馈电组件4与第二辐射组件3连接的方式具体为,第一辐射贴片321临近第二辐射体32的几何中心O处设置有第一馈电部325；第二辐射贴片322临近第二辐射体32的几何中心O处设置有第二馈电部326；第三辐射贴片323临近第二辐射体32的几何中心O处设置有第三馈电部327；第四辐射贴片324临近第二辐射体的几何中心O处设置有第四馈电部328。
馈电组件4包括与第一馈电部325电连接的第一馈电臂41、与第二馈电部326电连接的第二馈电臂42、与第三馈电部327电连接的第三馈电臂43及与第四馈电部328电连接的第四馈电臂44。
外部的馈电网络可以通过第一馈电臂41可以向第一辐射贴片321馈电，通过第二馈电臂42可以向第二辐射贴片322馈电，通过第三馈电臂43可以向第三辐射贴片323馈电，通过第四馈电臂44可以向第四辐射贴片324馈电。
在部分实施例中，接地层5设置有多个通孔51，第一馈电臂41、第二馈电臂42、第三馈电臂43及第四馈电臂44对应穿过通孔51外露于接地层5。
具体地，第一馈电臂41包括与第一馈电部325连接的第一馈电子臂411和穿过通孔51的第二馈电子臂412，且第二馈电子臂412与天线单元1的几何中轴线L的距离大于第一馈电子臂411与天线单元1的几何中轴线L的距离。
第二馈电臂42包括与第二馈电部326连接的第三馈电子臂421和穿过通孔51的第四馈电子臂422，且第四馈电子臂422与天线单元1的几何中轴线L的距离大于第三馈电子臂421与天线单元1的几何中轴线L的距离。
第三馈电臂43包括与第三馈电部327连接的第五馈电子臂431和穿过通孔51的第六馈电子臂432，且第六馈电子臂432与天线单元1的几何中轴线L的距离大于第五馈电子臂431与天线单元1的几何中轴线L的距离。
第四馈电臂44包括与第四馈电部328连接的第七馈电子臂441和穿过通孔51的第八馈电子臂442，且第八馈电子臂442与天线单元1的几何中轴线L的距离大于第七馈电子臂441与天线单元1的几何中轴线L的距离。
较佳地，第一馈电子臂411、第三馈电子臂421、第五馈电子臂431及第七馈电子臂441与天线单元1的几何中轴线L的距离均为D2。
第二馈电子臂412、第四馈电子臂422、第六馈电子臂432及第八馈电子臂442与天线单元1的几何中轴线L的距离均为D1，D1＞D2。
第一馈电臂41和第三馈电臂43对应连接一极化端口，第二馈电臂42和第四馈电臂44对应连接另一极化端口，以使该天线单元形成正负45°极化。
在部分实施例中，第二基材部30也设置有接地层5,当接地层5为多层时，每个接地层5之间通过导电件53电连接，如图7所示。
封装模组100可以呈阵列布设，如图8所示。
上述封装模组100的性能如图9所示。
其中，曲线SDD11和曲线SDD33为1*4阵列两个单元的反射系数曲线，曲线SDD13和曲线SDD24为1*4阵列的两单元之间的隔离曲线，曲线SDD12为1*4阵列的一单元的正负45°极化的极化隔离曲线。
请参阅图10，本发明还提供一种电子设备20，电子设备20包括封装模组100以及壳体21，其中，封装模组100至少为两个且固定于壳体21。
其中，壳体21包括本体211和围设于本体211四周的侧壁212，封装模组100可以固定于壳体21相对两侧的侧壁212，也可以固定于壳体21的本体211。
与现有技术相比，本发明所提供的天线单元通过第一辐射组件和第二辐射组件层叠设置，从而有效减小天线单元的体积。
同时，天线单元工作时，通过第二辐射体将信号耦合到第二寄生辐射体以及第一辐射组件，从而将信号辐射到空间中，并通过设置第一寄生辐射体和第二寄生辐射体可以有效提高天线的工作带宽。
以上的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线单元，其特征在于，所述天线单元包括依次层叠且间隔设置的第一辐射组件、第二辐射组件和接地层，所述第一辐射组件与所述第二辐射组件电耦合，所述天线单元还包括与所述第二辐射组件连接的馈电组件；
其中，所述第一辐射组件包括第一辐射体以及布设于所述第一辐射体四周的第一寄生辐射体；
所述第二辐射组件包括第二辐射体以及布设于所述第二辐射体四周的第二寄生辐射体；
所述第二辐射体包括第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片以及第四辐射贴片，所述第一辐射贴片、第二辐射贴片、第三辐射贴片、第四辐射贴片依次等间隔布设于所述第二辐射体的几何中心的周向；
所述第一辐射体包括本体以及开设于所述本体上的与所述第一辐射贴片正对的第一槽、与所述第二辐射贴片正对的第二槽、与所述第三辐射贴片正对的第三槽以及与所述第四辐射贴片正对的第四槽，所述第一槽、第二槽、第三槽与第四槽连通。
2.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述第一辐射体的外轮廓为矩形，所述第一寄生辐射体包括4个设于所述第一辐射体角部的第一寄生贴片；
所述第一寄生贴片包括第一寄生部和第二寄生部，所述第一寄生部的一端与所述第二寄生部的一端连接，且所述第一寄生部的延伸方向和所述第二寄生部的延伸方向相互垂直。
3.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述第二寄生辐射体包括4个设于所述第二辐射体角部的第二寄生贴片，所述第二寄生贴片包括第三寄生部和第四寄生部，所述第三寄生部的一端与所述第四寄生部的一端连接，且所述第三寄生部的延伸方向和所述第四寄生部的延伸方向相互垂直。
4.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述第一辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第一馈电部，所述第二辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第二馈电部，所述第三辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第三馈电部，所述第四辐射贴片临近所述第二辐射体的几何中心处设置有第四馈电部，所述馈电组件包括与所述第一馈电部电连接的第一馈电臂、与所述第二馈电部电连接的第二馈电臂、与所述第三馈电部电连接的第三馈电臂及与所述第四馈电部电连接的第四馈电臂。
5.如权利要求4所述的天线单元，其特征在于：所述接地层设置有多个通孔，所述第一馈电臂、第二馈电臂、第三馈电臂及第四馈电臂对应穿过所述通孔外露于所述接地层。
6.如权利要求5所述的天线单元，其特征在于：所述第一馈电臂包括与所述第一馈电部连接的第一馈电子臂和穿过所述通孔的第二馈电子臂，所述第二馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第一馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第二馈电臂包括与所述第二馈电部连接的第三馈电子臂和穿过所述通孔的第四馈电子臂，所述第四馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第三馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第三馈电臂包括与所述第三馈电部连接的第五馈电子臂和穿过所述通孔的第六馈电子臂，所述第六馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第五馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离；
所述第四馈电臂包括与所述第四馈电部连接的第七馈电子臂和穿过所述通孔的第八馈电子臂，所述第八馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离大于所述第七馈电子臂与所述天线单元的几何中轴线的距离。
7.如权利要求1所述的天线单元，其特征在于：所述天线单元工作于毫米波频段。
8.一种封装模组，其特征在于：所述封装模组包括如权利要求1-7任一项所述的天线单元。
9.如权利要求8所述的封装模组，其特征在于：所述封装模组还包括线路单元以及叠设的第一基材部和第二基材部，所述天线单元设置于所述第一基材部，所述线路单元设置于所述第二基材部。
10.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括壳体以及至少两个如权利要求8-9任一项所述的封装模组，其中，所述封装模组固定于所述壳体。
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