CN113678318B - 一种封装天线装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种封装天线装置及终端设备，该封装天线装置包括水平极化天线以及竖直极化天线。竖直极化天线的第一辐射体部分及第二辐射体部分通过接地板连接；第一馈电路径用于给第一辐射体部分及第二辐射体部分馈电；水平极化天线包括设置在基板内的第二馈电路径及第三辐射体部分；第二馈电路径用于给第三辐射体部分馈电；第一辐射体部分还作为水平极化天线的地。在上述封装天线装置中采用竖直极化天线中的第一辐射体部分直接与接地板连接，因此第一辐射体部分即作为竖直极化天线的辐射部分又可以作为地，在设置水平极化天线时，利用第一辐射体部分作为水平极化天线的地，因此无需采用额外的地。从而可以简化整个封装天线的结构。

Description

一种封装天线装置及终端设备

技术领域

本申请涉及到通信技术领域，尤其涉及到一种封装天线装置及终端设备。

背景技术

无线通信中信号的发射和接收需要天线来进行发射和接收，如图1(a)中所示，天线的基本构成有反射板2(同时也是信号参考地)、辐射体3、馈电线1(用来将射频信号接入天线)以及引向器4等。天线的主要指标有带宽、增益、极化方式等。其中带宽越宽代表天线可以支持更多的工作频段，从而支持更高的信道容量传输；增益越高代表天线发射出的能量越高，可以支持更远的通信距离。除了上述的结构外，该天线还可以设置用于增加天线的带宽的寄生天线，或者设置用于提升天线的增益的引向器。

在5G毫米波通信中，由于波长较短，天线尺寸可以做到很小，因而近年来毫米波天线一般设计为AOB(Antenna on board，板级天线)或者AIP(Antenna in package，封装天线装置)，而与AOB相比，AIP的射频引线更短，因此馈电损耗会更小，同时由于天线直接设计在封装上，天线整体也会更紧凑，***集成度会更高。如图1(b)所示，展示了传统AIP的示意图，其存在两种辐射模式，分别为边射(Broadside)辐射天线5以及端射(Endfire)辐射天线6。如图1b所示，边射辐射垂直于AIP上表面辐射，而端射辐射垂直于AIP侧边辐射。每种辐射的工作方式严格来说都应该是双极化辐射。对于Endfire辐射来说，其双极化是指水平极化和竖直极化两个极化。

但是以往的双极化AIP研究较多集中在边射(Broadside)的封装天线装置设计，而端射(Endfire)双极化AIP设计方面的研究出现的比较少。现有技术中端射天线的水平极化天线和竖直极化天线仍然分别设置地，这造成端射天线的结构比较复杂。

发明内容

本申请提供了一种封装天线装置及终端设备，用以简化封装天线装置结构。

第一方面，提供了一种封装天线装置，该封装天线装置包括一个基板、水平极化天线及竖直极化天线；在具体设置时，基板作为一个承载件，如在设置竖直极化天线时，其包括设置在所述基板内的第一辐射体部分、第二辐射体部分、接地板以及第一馈电路径；其中，所述第一辐射体部分及所述第二辐射体部分通过所述接地板连接；所述第一馈电路径用于给所述第一辐射体部分及所述第二辐射体部分馈电；在设置水平极化天线时，所述水平极化天线包括设置在所述基板内的第二馈电路径及第三辐射体部分；其中，所述第二馈电路径用于给所述第三辐射体部分馈电；在具体设置时，所述第一辐射体部分还作为所述水平极化天线的地。在上述封装天线装置中，采用竖直极化天线中的第一辐射体部分与接地板连接，使得第一辐射体部分与接地层等电位，因此第一辐射体部分既作为竖直极化天线的辐射部分又可以作为水平极化天线的地，在设置水平极化天线时，无需采用额外的地(水平极化天线对应的地)，可以直接将第一辐射体部分作为水平极化天线的地，从而可以简化整个封装天线的结构。

在一个具体的可实施方案中，所述第三辐射体部分包括正极化振子及负极化振子，其中，所述正极化振子及所述负极化振子在第一平面的垂直投影位于所述第一辐射体部分在所述第一平面的垂直投影外；所述第一平面为所述第一辐射体部分的设置面。采用正极化振子与负极化振子位于第一辐射体部分外，且正极化振子和负极化振子与地(第一辐射体部分)间隔四分之一波导波长，使得水平极化天线获得比较好的辐射特性。

在一个具体的可实施方案中，所述第一辐射体部分设置有第一缝隙，所述第一缝隙的两个相对的侧壁中的一个侧壁与所述正极化振子连接，另一侧壁与所述负极化振子连接。第一缝隙可以与第二馈电路径耦合，在第二馈电路径与第一缝隙耦合时，第一缝隙的两侧激励出流向相反的两个电流，与第一缝隙的两个侧壁连接的正极化振子和负极化振子激励出电流，从而通过第一缝隙实现第二馈电路径与第三辐射体部分耦合馈电。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径与所述第一辐射体部分耦合的一端为扇形结构。该扇形结构可以使水平极化天线获得更好的阻抗匹配。

在一个具体的可实施方案中，所述正极化振子与所述负极化振子层叠设置，其中，所述正极化振子与所述第二馈电路径连接；所述负极化振子与所述第一辐射体部分连接。通过不同的设置方式来设置第三辐射体部分。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径通过巴伦结构分别与所述正极化振子及所述负极化振子连接。通过设置的巴伦结构用于调整正极化振子及负极化振子上的信号的相位，以使得正极化振子及负极化振子上的信号的相位相反。

在一个具体的可实施方案中，所述水平极化天线还包括设置在所述基板内且与所述第三辐射体部分匹配的水平极化引向器。通过设置的水平极化引向器增强电磁波信号的方向性。

在一个具体的可实施方案中，所述第一馈电路径穿过所述接地板，且所述第一馈电路径与所述接地板电隔离。

在一个具体的可实施方案中，所述第一馈电路径包括馈电线，以及与所述馈电线连接的馈电柱，所述馈电柱用于给第一辐射体部分、所述第二辐射体部分及所述接地板组成的辐射结构耦合馈电。

在一个具体的可实施方案中，所述馈电柱的个数为两个，且两个馈电柱对称分列在所述馈电线的两侧。通过采用两个馈电柱提高了与第一辐射体部分及第二辐射体部分的耦合效果。

在一个具体的可实施方案中，所述接地板上设置有第二缝隙，且所述第二缝隙横跨所述馈电柱。第一馈电路径透过缝隙激励起第一辐射体部分及第二辐射体部分，从而产生竖直方向的电场，进而形成对外辐射的竖直极化电磁波，从而改善竖直极化天线的性能。

在一个具体的可实施方案中，所述封装天线装置还包括射频处理芯片，所述射频处理芯片分别与所述第一馈电路径及所述第二馈电路径连接。通过设置的射频处理芯片将信号分别传递给水平极化天线及竖直极化天线。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径包括第一馈电线和第二馈电线；所述第一馈电线一端与所述射频处理芯片连接，另一端与所述正极化振子连接；所述第二馈电线一端与所述接地层连接，另一端与所述负极化振子连接。

第二方面，提供了一种封装天线装置，该封装天线装置包括两个基板，具体为层叠设置的第一基板及第二基板、水平极化天线及竖直极化天线；其中，

所述竖直极化天线包括第一辐射体部分、第二辐射体部分、接地板以及第一馈电路径；其中，所述第一辐射体部分设置在所述第一基板内，所述第二辐射体部分设置在所述第二基板内；所述第一辐射体部分与所述第二辐射体部分通过所述接地板连接，所述接地板包括第一接地层、第二接地层及金属连接件，所述第一接地板设置在所述第一基板，所述第二接地板设置在所述第二基板，所述第一接地板与所述第二接地板通过所述金属连接件连接；所述第一馈电路径用于给所述第一辐射体部分及第二辐射体部分馈电；所述水平极化天线包括设置在所述第一基板内的第二馈电路径及第三辐射体部分；其中，所述第二馈电路径用于给所述第三辐射体部分馈电；所述第一辐射体部分还作为所述水平极化天线的地。在上述封装天线装置中，采用竖直极化天线中的第一辐射体部分与接地板连接，使得第一辐射体部分与接地层等电位，因此第一辐射体部分既作为竖直极化天线的辐射部分又可以作为水平极化天线的地，在设置水平极化天线时，无需采用额外的地(水平极化天线对应的地)，可以直接将第一辐射体部分作为水平极化天线的地，从而可以简化整个封装天线的结构。此外，通过两个基板承载竖直极化天线，增大了竖直极化天线的第一辐射体部分及第二辐射体的设置空间，进而提高了天线的性能。

在一个具体的可实施方案中，所述第三辐射体部分包括正极化振子及负极化振子，其中，所述正极化振子及所述负极化振子在第一平面的垂直投影位于所述第一辐射体部分在所述第一平面的垂直投影外；所述第一平面为所述第一辐射体部分的设置面。采用正极化振子与负极化振子位于第一辐射体部分外，且正极化振子和负极化振子与地(第一辐射体部分)间隔四分之一波导波长，使得水平极化天线获得比较好的辐射特性。

在一个具体的可实施方案中，所述第一辐射体部分设置有第一缝隙，所述第一缝隙的两个相对的侧壁中的一个侧壁与所述正极化振子连接，另一侧壁与所述负极化振子连接。第一缝隙可以与第二馈电路径耦合，在第二馈电路径与第一缝隙耦合时，第一缝隙的两侧激励出流向相反的两个电流，与第一缝隙的两个侧壁连接的正极化振子和负极化振子激励出电流，从而通过第一缝隙实现第二馈电路径与第三辐射体部分耦合馈电。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径与所述第一辐射体部分耦合的一端为扇形结构。该扇形结构可以使水平极化天线获得更好的阻抗匹配。

在一个具体的可实施方案中，所述正极化振子与所述负极化振子层叠设置，其中，所述正极化振子与所述第二馈电路径连接；所述负极化振子与所述第一辐射体部分连接。可以通过不同的设置方式来设置第三辐射体部分。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径通过巴伦结构分别与所述正极化振子及所述负极化振子连接。设置的巴伦结构用于调整正极化振子及负极化振子上的信号的相位，以使得正极化振子及负极化振子上的信号的相位相反。

在一个具体的可实施方案中，所述水平极化天线还包括设置在所述第一基板内且与所述第三辐射体部分匹配的水平极化引向器。通过设置的水平极化引向器增强电磁波信号的方向性。

在一个具体的可实施方案中，所述第一馈电路径穿过所述接地板，且所述第一馈电路径与所述接地板电隔离。

在一个具体的可实施方案中，所述第一馈电路径包括馈电线，以及与所述馈电线连接的至少一个馈电柱，所述至少一个馈电柱用于给所述第一辐射体部分、所述第二辐射体部分及所述接地板组成的辐射结构耦合馈电，且每个馈电柱包含设置在所述第一基板内的第一馈电部及设置在所述第二基板内的第二馈电部，且所述第一馈电部及所述第二馈电部电连接。通过至少一个馈电柱提高了耦合的效果。

在一个具体的可实施方案中，所述馈电部的个数为两个，且两个馈电部对称分列在所述馈电线的两侧。提高了耦合的效果。

在一个具体的可实施方案中，所述第一接地板上设置有第二缝隙，且所述第二缝隙横跨所述至少一个馈电部。第一馈电路径透过缝隙激励起第一辐射体部分及第二辐射体部分，从而产生竖直方向的电场，进而形成对外辐射的竖直极化电磁波，从而改善竖直极化天线的性能。

在一个具体的可实施方案中，所述封装天线装置还包括射频处理芯片，所述射频处理芯片设置在所述第一基板与所述第二基板之间，且所述射频处理芯片分别与所述第一馈电路径及所述第二馈电路径连接。通过设置的射频处理芯片将信号分别传递给水平极化天线及竖直极化天线。

在一个具体的可实施方案中，所述第二馈电路径包括第一馈电线和第二馈电线；所述第一馈电线一端与所述射频处理芯片连接，另一端与所述正极化振子连接；所述第二馈电线一端与所述接地层连接，另一端与所述负极化振子连接。

第三方面，提供了一种终端设备，该终端设备包括印刷电路板，以及与印刷电路板电连接的上述任一方面中的封装天线装置。该终端设备中的封装天线装置，采用竖直极化天线中的第一辐射体部分与接地板连接，使得第一辐射体部分与接地层等电位，因此第一辐射体部分既作为竖直极化天线的辐射部分又可以作为水平极化天线的地，在设置水平极化天线时，无需采用额外的地(水平极化天线对应的地)，可以直接将第一辐射体部分作为水平极化天线的地，从而可以简化整个封装天线的结构。此外，通过两个基板承载竖直极化天线，增大了竖直极化天线的第一辐射体部分及第二辐射体的设置空间，进而提高了天线的性能。

附图说明

图1(a)为极化天线的原理图；

图1(b)为现有技术中的封装天线装置示意图；

图2为本申请实施例中一种终端设备的剖面结构示意图；

图3(a)为本申请实施例提供的一种天线装置的剖视图；

图3(b)为沿垂直于图3(a)的剖面剖视的封装天线装置的剖视图；

图4(a)为本申请实施例提供的一种天线装置的剖视图；

图4(b)为沿垂直于图4(a)的剖面剖视的封装天线装置的剖视图；

图5(a)为本申请实施例提供的一种更为具体的封装天线装置的3D示意图；

图5(b)为本申请实施例提供的封装天线装置的剖面结构示意图；

图6为本申请实施例提供的封装天线装置的仿真示意图；

图7(a)为本申请实施例提供的又一种更为具体的封装天线装置的3D示意图；

图7(b)为本申请实施例提供的封装天线装置的剖面结构示意图；

图8(a)为本申请实施例提供的又一种更为具体的封装天线装置的3D示意图；

图8(b)为本申请实施例提供的封装天线装置的剖面结构示意图；

图9(a)为本申请实施例提供的又一种更为具体的封装天线装置的3D示意图；

图9(b)为本申请实施例提供的封装天线装置的剖面结构示意图；

图10为本申请实施例提供的又一种封装天线装置示意图；

图11为本申请实施例中一种封装天线装置的剖面结构示意图；

图12为本申请实施例中另一种封装天线装置的剖面结构示意图；

图13为本申请实施例中又一种封装天线装置的剖面结构示意图；

图14为本申请实施例中另一种终端设备的剖面结构示意图；

图15为本申请实施例中又一种终端设备的剖面结构示意图；

图16为本申请实施例中一种更为具体的终端设备的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图2所示的是本申请实施例提供的一种终端设备200的剖面结构示意图，该终端设备200可以为智能手机、便携式电脑、平板电脑、电子手环或其他具有通信功能的终端设备。上述终端设备200可以包括后盖210、边框220、显示装置230和中框240，其中后盖210和显示装置230相对设置，并通过边框220连接，以在后盖210和显示装置230之间形成空腔。中框240设置于显示装置230朝向后盖210的一侧。后盖210和中框240之间设置有封装天线装置250和PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)262，该封装天线装置250设置于PCB262朝向后盖210的一侧，并通过锡球与PCB262形成电连接。上述封装天线装置250可以用于接收、发射和处理电磁波信号。封装天线装置250包括基板400。

如图3(a)中所示的本申请实施例提供一种封装天线装置的剖视图，封装天线装置包括基板400，该基板400具有相对的上表面401及下表面402。基板400的下表面402的一侧设置有射频处理芯片310，该射频处理芯片310用于处理射频信号，并通过锡球或其他金属焊接材料与基板400形成电连接。基板400的上表面401的一侧设置有边射天线320，边射天线320的最大辐射方向与射频处理芯片310的法线平行。需要注意的是，在本申请中，将射频处理芯片310朝向基板400的方向定义为射频处理芯片310的法线方向，例如图3(a)中的垂直方向为射频处理芯片310的法线方向。射频处理芯片310可以通过设置于基板400中的馈电路径对边射天线320馈电，使得边射天线320被激励，以接收和发射电磁波信号。

继续参考图3(a)，本申请实施例提供的封装天线装置还包括端射天线，该端射天线包括水平极化天线及竖直极化天线。其中竖直极化天线包括第一辐射体部分330及第二辐射体部分340，且第一辐射体部分330及第二辐射体部分340沿射频处理芯片310的法线方向层叠。第一辐射体部分330及第二辐射体部分340均可以为大小相等的板状结构，例如，第一辐射体部分330及第二辐射体部分340的长度H均可以为竖直极化天线的工作频段对应的四分之一波导波长，其中波导波长为电磁波在基板400中传播时的波长。上述第一辐射体部分330及第二辐射体部分340的尺寸仅仅为一个示例，本申请中的第一辐射体部分330及第二辐射体部分340的尺寸以及形状还可以采用其他的形式。继续参考图3(a)，第一辐射体部分330和第二辐射体部分340之间通过接地板390连接，其中接地板390包括多个金属层391以及连接多个金属层391的过孔392。第一辐射体部分330、第二辐射体部分340及接地层390组成竖直极化天线的辐射结构，在本申请中，竖直极化天线的辐射结构不仅限于上述列举的部件，还可以包含其他可以实现辐射信号的结构。

继续参考图3(a)，竖直极化天线还包括第一馈电路径360，第一馈电路径360用于给第一辐射体部分330及第二辐射体部分340馈电，第一馈电路径360与射频处理芯片310连接并用于将射频处理芯片310发出的信号耦合到第一辐射体部分330及第二辐射体部分340，如图3(a)中所示，第一馈电路径360穿过接地板390的开口，且第一馈电路径在穿过接地板390的开口位置与接地板390电隔离。如图3(a)中第一馈电路径360包括射频处理芯片310连接的馈电线361，以及与馈电线361连接的馈电柱363，馈电柱363为多个金属层以及连接多个金属层的过孔组成的柱体结构。如图3(b)所示，图3(b)为沿垂直于图3(a)的剖面剖视的封装天线装置的剖视图，馈电柱363的个数为两个，且两个馈电柱363对称分列在馈电线361的两侧。接地板390上设置有与馈电柱363配合的第二缝隙393，第二缝隙393横跨两个馈电柱363，如图3(b)中所示第二缝隙393的长度d1大于两个馈电柱363之间的间距d2。在封装天线装置工作时，第一馈电路径360中的两个馈电柱363与接地层390中的第二缝隙393耦合，并通过第二缝隙393在接地层390激励起电流，使得第一辐射体部分330及第二辐射体部分340上产生流向相反的电流，第一辐射体部分330及第二辐射体部分340之间产生竖直方向的电场，进而形成对外辐射的竖直极化电磁波。同时两个馈电柱363同时进行馈电可以提升竖直极化的阻抗匹配，达到带宽提升的目的，改善竖直极化天线的性能。

继续参考图3(a)，端射天线的水平极化天线包括设置在基板400内的第三辐射体部分380以及第二馈电路径362，第二馈电路径362与射频处理芯片310连接并用于给第三辐射体部分380耦合馈电。第三辐射体部分380与第一辐射体部分330间距可以为四分之一波导波长；在竖直方向，第三辐射体部分380与第一辐射体部分330可以同层设置或异层设置。第一辐射体部分330与接地板390连接，且第一辐射体部分330与接地板390的电位相等，因此第一辐射体部分330既可以作为竖直极化天线的辐射结构，同时第一辐射体部分330还可以作为水平极化天线的地。在设置水平极化天线时利用第一辐射体部分330作为水平极化天线的地，无需采用额外的地(水平极化天线对应的地)。从而可以简化整个封装天线的结构。

继续参考图3(a)，水平极化天线还包括设置在基板400内且与第三辐射体部分380配合的水平极化引向器381，通过水平极化引向器381可以提高水平极化天线的增益。

一并参考图3(a)及图3(b)，第一馈电路径360中的两个馈电柱363之间采用对称的方式设置在馈电线361两侧，馈电线361上的电流在传递到馈电柱363的过程中会有产生方向相反的水平的电流(如图3(b)中箭头a、b)，由于馈电线361靠近第三辐射体部分380，因此这部分电流会耦合到第三辐射体部分380。但是电流a及电流b耦合到第三辐射体部分380上的电流会相互抵消，不会影响到水平极化天线，因此增强了竖直极化天线及水平极化天线之间的端口隔离度。

如图4(a)中所示的本申请实施例提供又一种封装天线装置的剖视图，图4(a)的标记可以参考图3(a)，与图3(a)不同的是，第一馈电路径360的馈电柱363底端靠近第二辐射体部分340。一并参考图4(b)，图4(b)为沿垂直于图4(a)的剖面剖视的封装天线装置的剖视图。在封装天线装置使用时，第一馈电路径360中的两个馈电柱363与第二辐射体部分340耦合，在第二辐射体部分340激励起电流，该电流通过接地板390流向第一辐射体330，使得第一辐射体部分330及第二辐射体部分340上产生流向相反的电流，第一辐射体部分330及第二辐射体部分340之间产生竖直方向的电场，进而形成对外辐射的竖直极化电磁波。在本申请中，还可以采用两个馈电柱363的顶端与第一辐射体部分330耦合，其原理与上述的馈电柱363与第二辐射体部分340的耦合原理相同。同时两个馈电柱363同时进行馈电可以提升竖直极化的阻抗匹配，达到带宽提升的目的改善竖直极化天线的性能。

如图5(a)所示的是本申请实施例提供的一种封装天线装置的结构。水平极化天线的第三辐射体部分380包括正极化振子3802以及负极化振子3801。继续参考图5(a)，第一辐射体部分330上设置有第一缝隙3301，正极化振子3802及负极化振子3801分别与第一缝隙3301的两个相对的侧壁一一对应连接，并且正极化振子3802及负极化振子3801位于第一辐射体部分330的外部。正极化振子3802及负极化振子3801在第一平面的垂直投影位于第一辐射体部分330在第一平面的垂直投影外，上述的第一平面指的是第一辐射体部分330的设置平面。正极化振子3802和负极化振子3801与地(第一辐射体部分330)间隔四分之一波导波长，使得水平极化天线获得比较好的辐射特性。

如图5(a)中所示的第二馈电路径362位于第一辐射体部分330的上方(以图5(a)中封装天线装置的放置方向为参考方向)，并且第二馈电路径362与第一缝隙3301耦合，第二馈电路径362与第一缝隙3301耦合的一端为扇形结构3621，该扇形结构3621可以使水平极化天线获得更好的阻抗匹配。在第二馈电路径362与正极化振子3802及负极化振子3801耦合馈电时，第二馈电路径362首先与第一缝隙3301耦合，在第一缝隙3301上激励出流向相反的电流分别传递到正极化振子3802及负极化振子3801。同时第一辐射体部分330充当水平极化天线的反射地，采用第一辐射体部分330作为水平极化天线的地可以抑制水平极化天线后向辐射，提高了水平极化的增益。

一并参考图5(b)，图5(b)中相同的标号可以参考图4(a)和图5(a)。水平极化天线还包括设置在基板400内且与第三辐射体部分380配合的水平极化引向器381，通过水平极化引向器381可以提高水平极化天线的增益。

为了方便理解本申请实施例提供的封装天线装置，以图5(a)所示的封装天线装置为例进行仿真，仿真结果如图6，图6中纵坐标为幅度(单位dB)，横坐标为频率(单位GHz)，图6中的曲线S 1，1为竖直极化天线的反射系数，S2，2为水平极化天线的反射系数，S 1，2为竖直极化天线与水平极化天线间的端口隔离度。由图6可以看出，竖直极化天线和水平极化天线的反射系数都在非常宽的带宽内(覆盖24-30GHz)小于-10(dB)水平。此外水平极化天线和竖直极化天线的隔离在全频段内都超过了25(dB)，获得了非常好的天线性能。

如图7(a)所示的是又一种更具体的封装天线装置，端射天线还包括水平极化天线，水平极化天线包括设置在基板400内的第三辐射体部分380及第二馈电路径362。一并参考图7(a)及图7(b)，第三辐射体部分380包括层叠设置的正极化振子3802以及负极化振子3801，且正极化振子3802位于负极化振子3801的上方(以图7(b)所示的封装天线装置的放置方向为参考方向)。正极化振子3802与第二馈电路径362连接，负极化振子3801与第一辐射体部分330连接。在使用时，第二馈电路径362中的电流流向正极化振子3802，第二馈电路径362在地(第一辐射体部分330)上激励出反向电流。继续参考图7(b)，水平极化天线还包括设置在基板400内且与第三辐射体部分380配合的水平极化引向器381，通过水平极化引向器381可以提高水平极化天线的增益。

如图8(a)所示的是又一种更具体的封装天线装置，封装天线装置的端射天线还包括水平极化天线，该水平极化天线的第二馈电路径362与射频处理芯片连接，且第二馈电路径362通过巴伦结构分别与正极化振子3802及负极化振子3801连接。该巴伦结构一端与第二馈电路径362连接，另一端包含第一导电体3642及第二导电体3641，其中，第一导电体3642与正极化振子3802连接，第二导电体3641与负极化振子3801连接。其中第一导电体3642的电流路径长度小于第二导电体3641的电流路径长度。第二馈电路径362上的电流流到正极化振子3802与负极化振子3801时，流经第一导电体3642和第二导电体3641的电流路径长度相差奇数倍的半个波导波长，使得正极化振子3802及负极化振子3801上的信号的相位相反。继续参考图8(b)，水平极化天线还包括设置在基板400内且与第三辐射体部分380配合的水平极化引向器381，通过水平极化引向器381可以提高水平极化天线的增益。

如图9(a)所示的是又一种更具体的封装天线装置，封装天线装置的端射天线还包括水平极化天线，该水平极化天线的第二馈电路径362包括第一馈电线3621及第二馈电线3622，第一馈电线3621与第二馈电线3622层叠，且第一馈电线3621位于第二馈电线3622的上方，第二馈电线3622位于第一辐射体部分330上方(以图9(b)所示的封装天线装置的放置方向为参考方向)。第一馈电线3621一端与射频处理芯片连接，另一端与正极化振子3802连接，如图9(a)中的第一馈电线3621穿过接地板390的开口，但第一馈电线3621与接地板390之间电隔离。第二馈电线3622一端与接地板390连接，另一端与负极化振子3801连接。如图9(b)，水平极化天线还包括设置在基板400内且与第三辐射体部分380配合的水平极化引向器381，通过水平极化引向器381可以提高水平极化天线的增益。

如图10所示的是又一种更具体的封装天线装置，图10(a)的相同标记可以参考图3(a)及图4(a)，与图3(a)及图4(a)不同的是，封装天线装置包括层叠设置的第一基板300及第二基板260，并且第一基板300及第二基板260可以为不同的基板，如第一基板300可以为印刷电路板或封装层，而第二基板260也可以为印刷电路板或封装层。第一基板300和第二基板260之间通过BGA焊球312电连接。第一基板300的下表面的一侧，即第一基板300朝向第二基板260的一侧设置有射频处理芯片310，该射频处理芯片310用于处理射频信号，并通过锡球或其他金属焊接材料与第一基板300形成电连接。

继续参考图10，图10所示的封装天线装置中，端射天线的水平极化天线可以参考图3(a)、图5(a)、图7(a)、图8(a)、图9(a)。端射天线的竖直极化天线与图3(a)区别在于将竖直极化天线的结构设置在第一基板300和第二基板260中。继续参考图10，第一辐射体部分330设置在第一基板300，第二辐射体部分340设置在第二基板260。第一辐射体部分330与第二辐射体部分340通过接地板390连接。该接地板390包含：设置在第一基板300中的第一接地板394、设置在第二基板260中的第二接地板396，以及连接第一接地板394及第二接地板396的焊球395，当然本申请中第一接地板394与第二接地板396还可以采用连接线、导电柱或者其他可导电的金属连接件连接。第一馈电路径360用于将射频处理芯片310的信号耦合到第一辐射体部分330及第二辐射体部分340。第一馈电路径360包括馈电柱363，该馈电柱363包含：设置在第一基板300中的第一馈电部3631、设置在第二基板260中的第二馈电部3633，以及连接第一馈电部3631及第二馈电部3633的焊球3632。上述的第一馈电部3631和第二馈电部3633均由多个金属层以及连接金属层的过孔组成。通过第一基板300及第二基板260承载竖直极化天线的结构，从而满足了封装天线装置的设置空间要求，实现了封装天线装置的超宽带设计。并且通过第一辐射体部分充当水平极化天线的地，可以抑制第三辐射体部分380的后向辐射，提高天线的增益。

如图11所示的是本申请实施例提供的一种封装天线装置250的剖面结构示意图。上述封装天线装置250包括相对设置的第一基板300和第二基板260。上述第一基板300可以为采用无源硅片实现的中介层(interposer)；上述第二基板260也可以为中介层，或者为采用覆铜箔层压板实现的印制电路板。第一基板300和第二基板260通过设置于二者间的BGA球312形成电连接。第一基板300的下表面的一侧，即第一基板300朝向第二基板260的一侧设置有射频处理芯片310，该射频处理芯片310用于处理射频信号，并通过锡球或其他金属焊接材料与第一基板300形成电连接。第一基板300的上表面的一侧，即第一基板300背对第二基板260的一侧设置有边射天线320，该边射天线320的最大辐射方向与射频处理芯片310的法线平行。需要注意的是，在本申请中，将射频处理芯片310朝向第一基板300的方向定义为射频处理芯片310的法线方向，例如图11中的垂直方向为射频处理芯片310的法线方向。射频处理芯片310可以通过设置于第一基板300中的馈电路径对边射天线320馈电，使得边射天线320被激励，以接收和发射电磁波信号。封装天线装置250还包括端射天线，该端射天线的最大辐射方向与射频处理芯片310的法线垂直。上述端射天线包括方向一致的第一辐射体部分330和第二辐射体部分340。

在上述封装天线装置250中，第一辐射体部分330设置于第一基板300中，第二辐射体部分340设置于第二基板260中，第一辐射体部分330和第二辐射体部分340通过第一金属件350形成电连接。可以在第一辐射体部分330靠近第二基板260的一端，以及第二辐射体部分340靠近第一基板300的一端设置焊垫，从而使得第一金属件350与第一辐射体部分330和第二辐射体部分340之间的连接更加稳固。射频处理芯片310也可以通过设置于第一基板300中的第一馈电路径360对第一辐射体部分330馈电，使得第一辐射体部分330和第二辐射体部分340被激励，以接收和发射电磁波信号。被激励的第一辐射体部分330、第一金属件350和第二辐射体部分340中存在垂直极化电流，其方向与射频处理芯片310的法线方向平行。上述天线极化的方式包括水平极化和垂直极化，也可以包括±45°极化。例如，当上述端射天线被垂直极化激励或±45°极化激励，则在该端射天线中会产生±45°极化的电流。

由于第一金属件350将第二辐射体部分340与第一辐射体部分330连接，使得端射天线的等效高度从原来的第一辐射体部分330的高度变为第一辐射体部分330、第一金属件350以及第二辐射体部分340的高度。端射天线的等效高度的增加，使得端射天线产生的垂直极化电流路径可以分布在第一辐射体部分330、第一金属件350和第二辐射体部分340上，即增加了端射天线在垂直方向的极化电流路径，因此提高了端射天线的增益和带宽。需要注意的是，本申请中天线的等效高度均指上述端射天线在垂直方向，也就是平行于射频处理芯片310法线的方向上的高度。

在一种实施方式中，上述封装天线装置250还可以包括设置于第二基板250背对第一基板的一侧的芯片，该芯片可以为CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片，也可以为缓存芯片，例如DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)。该芯片通过锡球或其他金属连接件与第二基板250形成电连接。

上述第一辐射体部分330和第二辐射体部分340可以通过如图11所示的过孔(via)实现，其中第一辐射体部分330、第一金属件350和第二辐射体部分340位于一条直线上。如图12所示的是上述封装天线装置250的另一种实施方式的剖面结构示意图，其中图12中的相同标记可以参考图11。与图11不同的是，根据所需要的天线类型和布线要求，图12中的第一辐射体部分330和第二辐射体部分340也可以通过错位排布的过孔阵列(via array)以及层间走线来实现(层间走线用于连接错位排布的过孔)，即将第一辐射体部分330和第二辐射体部分340进行弯折等处理，以提高天线的带宽。与过孔相比，通过错位排布的过孔阵列以及层间走线来实现的实际等效高度相同，并且同样可以使得垂直极化电流路径分别在第一辐射体部分330、第一金属件350和第二辐射体部分340上，以提高端射天线的增益和带宽。

如图13所示的是上述封装天线装置250的又一种实施方式的剖面结构示意图，其中图13中的相同标记可以参考图11。与图11不同的是，图13中的封装天线装置250中的第二辐射体部分340还可以通过设置于第二基板260朝向第一基板300一侧的走线或焊垫来实现。由于第一金属件350(例如锡球)有一定的体积和高度，因此垂直极化电流也可以分布在第一金属件350和第二辐射体部分340中，以提高端射天线的增益和带宽。

如图14所示的是根据本申请实施例的另一种终端设备200的剖面结构示意图，包括封装天线装置250、第一结构件370和第二结构件373，该封装天线装置250可以为本申请实施例提供的任意一种封装天线装置。其中，第一结构件370设置于第二基板260的下方，即背向第一基板300的一侧。第一结构件370包括设置于其中的第三辐射体部分371，该第三辐射体部分371通过第三金属件372与第二辐射体部分340连接，上述第三金属件372设置于第二基板260和第一结构件370之间。第二结构件373设置于第一基板300的上方，即背向第二基板260的一侧。第二结构件373包括设置于其中的第四辐射体部分374，该第四辐射体部分374通过第四金属件375与第一辐射体部分330连接，上述第四金属件375设置于第一基板300和第二结构件373之间。

上述第一结构件370和第二结构件373可以为终端设备中的边框或中框，也可以为其他终端设备中的结构件。上述第三金属件372和第四金属件375可以为金属搭接线，也可以为其他具有导电功能的搭接线或连接球。上述第三辐射体部分371和第四辐射体部分374可以通过过孔，或者通过过孔阵列以及层间走线来实现(层间走线用于连接错位排布的过孔)，也可以通过金属柱和镀金属走线实现。在一种实施方式中，可以根据终端设备200的设计需求在上述第一结构件370背对第一基板300的一侧设置其他结构件、辐射体部分和金属件。在一种实施方式中，可以在上述第二结构件373背对第一基板300的一侧设置其他结构件、辐射体部分和金属件。在另一种实施方式中，也可以只设置第一结构件370、第三辐射体部分371和第三金属件372，或者只设置第二结构件373、第四辐射体部分374和第四金属件375。本申请不对终端设备200中结构件、辐射体部分和金属件的个数做任何限定。

如图15所示的是根据本申请实施例的又一种终端设备200的剖面结构示意图，其中图15中的相同标记可以参考图14。与图14不同的是，图15中的终端设备200还包括PCB262，该PCB262可以设置于第二基板260和第一结构件370之间。具体来说，上述PCB262包括设置于PCB262中的第五辐射体部分376，该第五辐射体部分376的一端与第二辐射体部分340通过设置于第二基板260和PCB262之间的第五金属件377连接，同时该第五辐射体部分376的另一端与第三辐射体部分371通过设置于PCB262和第一结构件370之间的第三金属件372连接。在一种实施方式中，第二基板260可以为高频PCB板，用于传输和处理高频信号；PCB262可以为低频PCB板，用于传输和处理中频和低频信号。在一种实施方式中，可以根据设计需求在第一结构件370朝向第一基板300的一侧，或者第二结构件373朝向第一基板300的一侧设置其他PCB。本申请不对终端设备200中PCB的个数和位置做任何限定。

上述第五金属件377可以为金属搭接线，也可以为其他具有导电功能的搭接线或连接球。上述第五辐射体部分376可以通过过孔实现，或者通过过孔阵列以及层间走线来实现(层间走线用于连接错位排布的过孔)，也可以通过金属柱和镀金属走线实现。与第一辐射体部分330和第二辐射体部分340类似，上述第三辐射体部分371、第四辐射体部分374和第五辐射体部分376分别至少包括接地板、主辐射板和寄生辐射板中的至少一种，此处不再赘述。

本申请实施例还提供一种更为具体的终端设备1700，其中图16为该终端设备1700的剖面结构示意图。上述终端设备1700包括后盖210、边框220、显示装置230、中框340、第一屏蔽框242、第二屏蔽框244、封装天线装置250、PCB262和电子器件270。该封装天线装置250可以为本申请实施例中任意一种封装天线装置。为了便于描述，将垂直于中框340的方向作为垂直方向，将与中框340平行的方向作为水平方向。上述中框340设置于显示装置230的一侧，上述第一屏蔽框242、PCB262、第二屏蔽框244和封装天线装置250依次在远离中框340的垂直方向上层叠设置，其中封装天线装置250包括电连接的第一基板300和第二基板260。可以根据终端设备1700的剖面高度和实际需求选择是否设置第一屏蔽框242和PCB262。上述中框340和显示装置230与边框220的一端连接，另一端与后盖210连接。电子器件270设置于上述中框340背对显示装置230的一侧，并位于上述封装天线装置250远离边框220的水平方向。后盖210设置于上述封装天线装置250和电子器件270背对中框340的一侧，并可以通过结构件或粘合剂与边框220进行连接并固定。上述电子器件270可以为传感器，或其他电子器件。上述第一屏蔽框242和第二屏蔽框244用于屏蔽PCB262和第二基板260的干扰电磁波。上述第二基板260和PCB262均可以为高频或低频的印制电路板，且可以对第二基板260和PCB262进行元器件的设置和电路布局布线。如图17所示，为了使电磁波可以更好地从后盖210和边框220之间进行端射辐射，可以将边框220的靠近封装天线装置250的部分挖空，使得边框220在保证天线进行端射辐射的同时有较好的支撑力。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种封装天线装置，其特征在于，包括：基板、水平极化天线及竖直极化天线；其中，

所述竖直极化天线包括设置在所述基板内的第一辐射体部分、第二辐射体部分、接地板以及第一馈电路径；其中，所述第一辐射体部分及所述第二辐射体部分通过所述接地板连接；所述第一馈电路径用于给所述第一辐射体部分及所述第二辐射体部分馈电；

所述水平极化天线包括设置在所述基板内的第二馈电路径及第三辐射体部分；其中，所述第二馈电路径用于给所述第三辐射体部分馈电；

所述第一辐射体部分还作为所述水平极化天线的地；

所述第三辐射体部分包括正极化振子及负极化振子，其中，所述正极化振子及所述负极化振子在第一平面的垂直投影位于所述第一辐射体部分在所述第一平面的垂直投影外；所述第一平面为所述第一辐射体部分的设置面，所述正极化振子和所述负极化振子与第一辐射体部分间隔四分之一波导波长；

所述第一辐射体部分设置有第一缝隙，所述第一缝隙的两个相对的侧壁中的一个侧壁与所述正极化振子连接，另一侧壁与所述负极化振子连接。

2.根据权利要求1所述的封装天线装置，其特征在于，所述第二馈电路径与所述第一辐射体部分耦合的一端为扇形结构。

3.根据权利要求1所述的封装天线装置，其特征在于，所述正极化振子与所述负极化振子层叠设置，其中，

所述正极化振子与所述第二馈电路径连接；

所述负极化振子与所述第一辐射体部分连接。

4.根据权利要求1所述的封装天线装置，其特征在于，所述第二馈电路径通过巴伦结构分别与所述正极化振子及所述负极化振子连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的封装天线装置，其特征在于，所述水平极化天线还包括设置在所述基板内且与所述第三辐射体部分匹配的水平极化引向器。

6.根据权利要求1～4任一项所述的封装天线装置，其特征在于，所述第一馈电路径穿过所述接地板，且所述第一馈电路径与所述接地板电隔离。

7.根据权利要求6所述的封装天线装置，其特征在于，所述第一馈电路径包括馈电线，以及与所述馈电线连接的馈电柱，所述馈电柱用于给所述第一辐射体部分、所述第二辐射体部分及所述接地板组成的辐射结构耦合馈电。

8.根据权利要求7所述的封装天线装置，其特征在于，所述馈电柱的个数为两个，且两个馈电柱对称分列在所述馈电线的两侧。

9.根据权利要求7或8所述的封装天线装置，其特征在于，所述接地板上设置有第二缝隙，且所述第二缝隙横跨所述馈电柱。

10.根据权利要求2所述的封装天线装置，其特征在于，所述封装天线装置包括射频处理芯片，所述射频处理芯片分别与所述第一馈电路径及所述第二馈电路径连接。

11.根据权利要求10所述的封装天线装置，其特征在于，所述第二馈电路径包括第一馈电线和第二馈电线；

所述第一馈电线一端与所述射频处理芯片连接，另一端与所述正极化振子连接；

所述第二馈电线一端与所述接地板连接，另一端与所述负极化振子连接。

12.一种封装天线装置，其特征在于，包括层叠设置的第一基板及第二基板、水平极化天线及竖直极化天线；其中，

所述竖直极化天线包括第一辐射体部分、第二辐射体部分、接地板以及第一馈电路径；其中，所述第一辐射体部分设置在所述第一基板内，所述第二辐射体部分设置在所述第二基板内；所述第一辐射体部分与所述第二辐射体部分通过所述接地板连接，所述接地板包括第一接地层、第二接地层及金属连接件，所述第一接地层设置在所述第一基板，所述第二接地层设置在所述第二基板，所述第一接地层与所述第二接地层通过所述金属连接件连接；所述第一馈电路径用于给所述第一辐射体部分及所述第二辐射体部分馈电；

所述水平极化天线包括设置在所述第一基板内的第二馈电路径及第三辐射体部分；其中，所述第二馈电路径用于给所述第三辐射体部分馈电；

所述第一辐射体部分还作为所述水平极化天线的地；

所述第三辐射体部分包括正极化振子及负极化振子，其中，所述正极化振子及所述负极化振子在第一平面的垂直投影位于所述第一辐射体部分在所述第一平面的垂直投影外；所述第一平面为所述第一辐射体部分的设置面，所述正极化振子和所述负极化振子与第一辐射体部分间隔四分之一波导波长；

所述第一辐射体部分上设置有第一缝隙，所述第一缝隙的两个相对的侧壁中的一个侧壁与所述正极化振子连接，另一侧壁与所述负极化振子连接。

13.根据权利要求12所述的封装天线装置，其特征在于，所述第二馈电路径与所述第一辐射体部分耦合的一端为扇形结构。

14.根据权利要求12所述的封装天线装置，其特征在于，所述正极化振子与所述负极化振子层叠设置，其中，

所述正极化振子与所述第二馈电路径连接；

所述负极化振子与所述第一辐射体部分连接。

15.根据权利要求12所述的封装天线装置，其特征在于，所述第三辐射体部分包括正极化振子及负极化振子，其中，所述第二馈电路径通过巴伦结构分别与所述正极化振子及所述负极化振子连接。

16.根据权利要求12～15任一项所述的封装天线装置，其特征在于，所述水平极化天线还包括设置在所述第一基板内且与所述第三辐射体部分匹配的水平极化引向器。

17.根据权利要求12～15任一项所述的封装天线装置，其特征在于，所述第一馈电路径穿过所述接地板，且所述第一馈电路径与所述接地板电隔离。

18.根据权利要求17所述的封装天线装置，其特征在于，所述第一馈电路径包括馈电线，以及与所述馈电线连接的至少一个馈电柱，所述至少一个馈电柱用于给所述第一辐射体部分、所述第二辐射体部分及所述接地板组成的辐射结构耦合馈电，且每个馈电柱包含设置在所述第一基板内的第一馈电部及设置在所述第二基板内的第二馈电部，且所述第一馈电部及所述第二馈电部电连接。

19.根据权利要求18所述的封装天线装置，其特征在于，所述馈电柱的个数为两个，且两个馈电柱对称分列在所述馈电线的两侧。

20.根据权利要求18或19所述的封装天线装置，其特征在于，所述第一接地层上设置有第二缝隙，且所述第二缝隙横跨所述至少一个馈电柱。

21.根据权利要求12所述的封装天线装置，其特征在于，所述封装天线装置包括射频处理芯片，所述射频处理芯片设置在所述第一基板与所述第二基板之间，且所述射频处理芯片分别与所述第一馈电路径及所述第二馈电路径连接。

22.根据权利要求21所述的封装天线装置，其特征在于，所述第二馈电路径包括第一馈电线和第二馈电线；

所述第一馈电线一端与所述射频处理芯片连接，另一端与所述正极化振子连接；

所述第二馈电线一端与所述接地层连接，另一端与所述负极化振子连接。

23.一种终端设备，其特征在于，包括印刷电路板，以及与所述印刷电路板电连接的如权利要求1～11任一项所述的封装天线装置，或如权利要求12～22任一项所述的封装天线装置。

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