阵列天线组件、天线模组及电子设备

文档序号:1115408 发布日期:2020-09-29 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 阵列天线组件、天线模组及电子设备 (Array antenna assembly, antenna module and electronic equipment ) 是由 赵宁 于 2020-06-23 设计创作,主要内容包括:本申请实施例提供了一种阵列天线组件、天线模组及电子设备,阵列天线组件包括:阵列天线,包括相隔设置的第一天线单元及第二天线单元;导电转轴,与阵列天线间隔设置,用于电连接射频收发芯片;第一导电滑道,围设于导电转轴的周侧,第一导电滑道的相对两端分别电连接第一天线单元及第二天线单元;导电滑片固定连接且电连接导电转轴,导电滑片电连接第一导电滑道;及驱动件,驱动件连接导电转轴,用于驱动导电转轴转动而带动导电滑片沿第一导电滑道滑动,以调节导电转轴与第一天线单元之间的导电路径长度及导电转轴与第二天线单元之间的导电路径长度。本申请提供一种能够灵活改变波束扫描角度的阵列天线组件、天线模组和电子设备。(The embodiment of the application provides an array antenna module, antenna module and electronic equipment, and the array antenna module includes: the array antenna comprises a first antenna unit and a second antenna unit which are arranged at intervals; the conductive rotating shaft is arranged at intervals with the array antenna and is used for electrically connecting the radio frequency transceiving chip; the first conductive slideway surrounds the periphery of the conductive rotating shaft, and two opposite ends of the first conductive slideway are respectively and electrically connected with the first antenna unit and the second antenna unit; the conductive sliding sheet is fixedly connected and electrically connected with the conductive rotating shaft, and the conductive sliding sheet is electrically connected with the first conductive slideway; and the driving part is connected with the conductive rotating shaft and used for driving the conductive rotating shaft to rotate so as to drive the conductive sliding sheet to slide along the first conductive sliding way, so that the length of a conductive path between the conductive rotating shaft and the first antenna unit and the length of a conductive path between the conductive rotating shaft and the second antenna unit are adjusted. The application provides an array antenna assembly, an antenna module and electronic equipment capable of flexibly changing beam scanning angles.)

阵列天线组件、天线模组及电子设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域,具体涉及一种阵列天线组件、天线模组及电子设备。

背景技术

在设计能够进行波束扫描的毫米波阵列天线时,需要设计对应的相移网络,然而,数字相移网络结构对于天线信号的相位改变量固定,导致波束扫描的角度也是固定的,如此,不便于实现毫米波阵列天线的波束扫描角度的灵活调节;同时,数字相移网络结构需要对于芯片进行结构设计,制造成本较高。

因此,如何对相移网络进行结构设计,以提供一种能够灵活改变波束扫描角度的阵列天线组件,成为需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种能够灵活改变波束扫描角度的阵列天线组件、天线模组和具有该阵列天线组件的电子设备。

第一方面,本申请实施例提供了一种阵列天线组件,包括:

阵列天线,包括相隔设置的第一天线单元及第二天线单元;

导电转轴,与所述阵列天线间隔设置,所述导电转轴用于电连接射频收发芯片;

第一导电滑道,围设于所述导电转轴的周侧,所述第一导电滑道的相对两端分别电连接所述第一天线单元及所述第二天线单元;

导电滑片,所述导电滑片固定连接且电连接所述导电转轴,所述导电滑片电连接所述第一导电滑道;及

驱动件,所述驱动件连接所述导电转轴,所述驱动件用于驱动所述导电转轴转动而带动所述导电滑片沿所述第一导电滑道滑动,以调节所述导电转轴与所述第一天线单元之间的导电路径长度及所述导电转轴与所述第二天线单元之间的导电路径长度。

第二方面,本申请实施例提供了一种天线模组,包括所述的天线组件,还包括射频收发芯片,所述射频收发芯片电连接所述导电转轴。

第三方面,本申请实施例提供了一种电子设备,包括所述的天线模组。

本申请实施例提供的阵列天线组件,通过在第一天线单元、第二天线单元与射频收发芯片的总馈端口之间设置相移网络,通过设计相移网络包括通过驱动件驱动的导电滑片及两端分别连接于第一天线单元的分馈端口、第二天线单元的分馈端口的第一导电滑道,通过驱动导电滑片转动,导电滑片能够沿第一导电滑道移动,以调节导电滑片两侧的第一导电滑道部分的长度,以调节导电转轴与第二天线单元之间的导电路径长度及调节导电转轴与第三天线单元之间的导电路径长度,使得第一天线单元和第二天线单元所辐射的信号相位可调,第一天线单元与第二天线单元所辐射的信号波束赋形及灵活改变波束扫描角度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例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申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图;

图2是图1提供的一种电子设备的拆分结构示意图;

图3是本申请实施例提供的一种阵列天线组件的结构示意图;

图4是图3提供的射频芯片的电路框图;

图5是本申请实施例一提供的一种阵列天线组件的结构示意图;

图6是图5提供的阵列天线组件的剖面示意图;

图7是图5提供的阵列天线组件的结构示意图;

图8是本申请实施例一提供的另一种阵列天线组件的局部剖面示意图;

图9是图8提供的相移网络的俯视图;

图10是图6的局部放大示意图;

图11是图10提供的相移网络的俯视图;

图12是本申请实施例一提供的再一种阵列天线组件的结构示意图;

图13是图12提供的再一种阵列天线组件的剖面图;

图14是本申请实施例二提供的一种阵列天线组件的结构示意图;

图15是本申请实施例二提供的另一种阵列天线组件的结构示意图;

图16是本申请实施例二提供的再一种阵列天线组件的结构示意图;

图17是本申请实施例三提供的一种阵列天线组件的结构示意图;

图18是图17提供的阵列天线组件的方向图;

图19是本申请实施例三提供的另一种阵列天线组件的结构示意图;

图20是图19提供的阵列天线组件的方向图;

图21是本申请实施例三提供的再一种阵列天线组件的结构示意图;

图22是图21提供的阵列天线组件的方向图。

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。本申请所列举的实施例之间可以适当的相互结合。

请参照图1,图1为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备1000可以为电话、电视、平板电脑、手机、照相机、个人计算机、笔记本电脑、车载设备、耳机、手表、可穿戴设备、基站、车载雷达、客户前置设备(Customer Premise Equipment,CPE)等能够收发电磁波信号的设备。以电子设备1000为手机为例,为了便于描述,以电子设备1000处于第一视角为参照进行定义,电子设备1000的宽度方向定义为X向,电子设备1000的长度方向定义为Y向,电子设备1000的厚度方向定义为Z向。箭头所指示的方向为正向。

请参阅图2,电子设备1000包括天线模组100。天线模组100用于收发射频信号,以实现电子设备1000的通讯功能。天线模组100的至少部分器件设于电子设备1000的主板200上。可以理解的,电子设备1000还包括显示屏组件300、电池400、壳体500、摄像头、麦克风、受话器、扬声器、人脸识别模组、指纹识别模组等等能够实现手机的基本功能的器件,在本实施例中不再赘述。

请参阅图3,天线模组100包括阵列天线组件10及射频收发芯片20。

可选的,射频收发芯片20设于主板200上,射频收发芯片20用于产生天线模组100的信号源、对接收或发射的信号进行处理。阵列天线组件10用于调节阵列天线的相位、发射或接收信号。

可选的,天线模组100可以为独立成型的模组,在安装过程中,将模组化的天线模组100安装于电子设备1000内即可。当然,天线模组100的阵列天线组件10还可以与电子设备1000的外壳(或电子设备1000的主板200上的支架等)相结合。例如,将阵列天线组件10的至少部分成型于电子设备1000的外壳的内表面(或设于电子设备1000的主板200上的支架等),及将射频收发芯片20设于电子设备1000的主板200上,再将阵列天线组件10的总馈端口30(请参阅图3)与射频收发芯片20的射频端口进行直接焊接、通过同轴线电连接、通过导电弹片进行弹性抵接、通过导电卡扣扣接等。

天线模组100用于收发预设频段的射频信号。预设频段至少包括sub-6G频段、毫米波频段、亚毫米波频段、太赫兹波频段等。当然,本实施例提供的射频频段还可以包括2G(第二代移动通信技术)、3G(第三代移动通信技术)、4G(***移动通信技术)频段。本实施例以预设频段为毫米波频段为例进行说明,后续不再赘述。相应地,天线模组100为毫米波天线模组,后续不再赘述。

阵列天线组件10可以为相控阵列天线。相控阵列天线是根据相位变化实现天线波束指向在空间中的移动或扫描,亦称电子扫描阵列天线。

其中,相控阵列天线包括有源相控阵列天线和无源相控阵列天线。本申请以相控阵列天线为无源相控阵列天线为例进行具体说明。基于阵列天线组件10为无源相控阵列天线,以下实施例对射频收发芯片20进行举例说明。

请参阅图4,射频收发芯片20包括数字TR组件21(也称数字瓦式组件)、中频信道22及数字处理机23。

请参阅图4,数字处理机23包括直接数字综合器231、数模转换器232、模数转换器233及基带数据模拟器234。其中,直接数字综合器231、数模转换器232用于射频信号的发射。模数转换器233及基带数据模拟器234用于射频信号的接收。直接数字综合器231输入信号主要包括频率、相位、幅度3个二进制形式的控制信号,以及一个时钟信号(参考频率)。

请参阅图4,中频信道22包括上变频器221、混频器222、中频低噪声放大器(简称中频低噪放)223、滤波器224。其中,上变频器221主要用于射频信号的发射。混频器222、中频低噪声放大器223、滤波器224用于射频信号的接收。

请参阅图4,数字TR组件21包括功率放大器211(简称功放)、低噪声放大器(简称低噪放)212及射频开关(图4中简称开关)213,其中,功率放大器211与低噪声放大器212并联设置,射频开关213的一端电连接功率放大器211的一端或低噪声放大器212的一端,射频开关213的另一端电连接阵列天线组件10。

本申请中定义阵列天线组件10电连接射频收发芯片20的端口为总馈端口30。

请参阅图5,阵列天线组件10包括阵列天线1及相移网络3。

请参阅图5,阵列天线1包括多个天线单元11。天线单元11也可称为阵元。天线单元11可以是单个的波导喇叭天线、偶极子天线、贴片天线等。多个天线单元11可以呈阵列分布。具体的,多个天线单元11可以呈线性阵列分布,多个天线单元11还可以呈二维平面矩阵分布。该二维平面矩阵分布可以为多行多列的矩阵分布,还可以为三角形矩阵分布。多个天线单元11位于同一个平面或曲面上,以使天线波束在方位和仰角两个方向上皆可以进行相控扫描。

可选的,天线单元11为天线模组100将信号发射至空中或接收空中的信号的端口。天线单元11的材质为导电材质,具体的材质包括但不限于金属、透明导电氧化物(例如氧化铟锡ITO)、碳纳米管、石墨烯等等。

本实施方式中,请参阅图6,阵列天线组件10包括第一绝缘介质基板101。第一绝缘介质基板101用于承载天线单元11。第一绝缘介质基板101的材质为具有较低的损耗和较好的介电常数稳定性的材质。第一绝缘介质基板101的材质包括但不限于液晶聚合物(LCP)、改性聚酰亚胺(MIP)等。成膜的第一绝缘介质基板101具有柔性、轻薄化等特点。

为了便于描述,定义第一绝缘介质基板101的长度方向为X轴方向,定义第一绝缘介质基板101的宽度方向为Y轴方向,及定义第一绝缘介质基板101的厚度方向为Z轴方向。

请参阅图6,第一绝缘介质基板101包括沿Z轴方向相背设置的第一面102和第二面103。

可选的,多个天线单元11设于第一面102。第二面103朝向射频收发芯片20。

天线单元11在第一绝缘介质基板101的第一面102上的具体成型方式包括但不限于激光直接成型技术(Laser-Direct-structuring,LDS)、激光重构印刷(LaserRestructured Print,LRP)等。激光直接成型技术是利用计算机按照导电图形的轨迹控制激光的运动,将激光投照到模塑成型的三维塑料器件上,在几秒钟的时间内,活化出电路图案,具有精度高、天线稳定性好、制程简单快速等优点。激光重构印刷是指通过三维印刷工艺,将导电银浆高速精准地涂敷到工件表面,形成天线形状,然后通过三维控制激光修整,以形成高精度的电路互联结构,具有适用于大规模量产的优点。

当然,在其他实施方式中,天线单元11还可以部分凸于第一面102且部分嵌设于第一绝缘介质基板101内;或者,天线单元11完全嵌设于第一面102与第二面103之间;或者,天线单元11的部分凸设于第二面103及部分嵌设于第一绝缘介质基板101内;或者,天线单元11完全凸设于第二面103等。

请参阅图6,相移网络3电连接于射频收发芯片20与阵列天线1之间。相移网络3包括多个相并联的相移支路31。每个相移支路31的一端皆汇聚到同一个导电端口,射频开关213的另一端电连接该导电端口,以从该导电端口进行收发射频信号,该导电端口也称为总馈端口30。

每个相移支路31的另一端皆电连接一个天线单元11,以将从总馈端口30馈入的射频信号传输至相对应的天线单元11,或将多个天线单元11接收的射频信号传输至总馈端口30。

通过调节每个相移支路31上所传输射频信号的相位,可以改变阵列天线1内多个天线单元11所辐射的信号的相位,以使多个天线单元11所辐射的信号的相位呈一定的规则分布,以实现天线信号波束赋形和波束扫描。例如,每两个相邻的天线单元11所辐射的信号相位差相等,即多个天线单元11所辐射的信号相位呈等差分布。

相移网络3还用于将射频收发芯片20的高频电流信号或被束缚的电磁波信号换成能够辐射的电磁波信号,所以相移网络3也可称为馈线网络。

请参阅图5,天线模组100发射信号时,由直接数字综合器231产生的基带信号经数模转换器232变成模拟信号,再经上变频器221后产生相控阵天线的发射激励信号,再经数字TR组件21的功率放大器211、总馈端口30传输至相移网络3,通过设计相移网络3中的相移分支的结构,以改变多个天线单元11的相位,以使多个天线单元11的相位呈递增或递减分布,从而使得各天线单元11的辐射信号形成方向性好、增益高的波束,并在空间合成所需的发射方向图。

请参阅图5,天线模组100接收信号时,直接数字综合器231产生本振基带信号,经数模转换器232和上变频器221后变为接收本振信号,该接收本振信号与数字TR组件21的低噪声放大器212接收下来的天线单元11的射频信号进行混频,获得中频信号,再经中频低噪声放大器223、滤波器224、模数转换器233变换,获得二进制形式的数字信号,最后通过基带数据模拟器234实现自适应波束形成和软件化信号处理,以供其他电子器件使用。

本申请实施例将对相移网络3进行具体的举例说明。在此实施例中,以多个天线单元11沿线性阵列排布为例进行举例说明。为了便于描述,定义多个天线单元11沿X轴方向依次排列。

以下结合附图对于本申请实施例一提供的相移网络3进行具体说明。

请参阅图7,多个天线单元11包括第一天线单元111和第二天线单元112。第一天线单元111具有第一分馈端口41,第二天线单元112具有第二分馈端口42。

请参阅图7,相移网络3包括总馈端口30及多个相移支路31。多个相移支路31的一端皆汇聚至总馈端口30。相移支路31的数量与天线单元11的数量相同。本实施方式中,相移支路31的数量为两个。具体为第一相移支路311和第二相移支路312。

请参阅图7,第一相移支路311的一端和第二相移支路312的一端汇聚到总馈端口30。总馈端口30用于将阵列天线1接收到的信号输入至低噪声放大器212,或用于将功率放大器211放大的信号输入至阵列天线1。

请参阅图7,第一相移支路311的另一端直接电连接或间接电连接第一分馈端口41。第二相移支路312的另一端直接电连接或间接电连接第二分馈端口42。其中,“直接电连接”是指相互接触并电连接。“间接电连接”是指通过其他的连接线电连接;或者,耦合电连接等等。

请参阅图7,相移网络3还包括第一导电滑道32、导电转轴33及导电滑片34。

可选的,第一导电滑道32可以与阵列天线1设于同一表面或不同表面。本实施例中,第一导电滑道32与阵列天线1设于不同的表面。

具体的,请参阅图6,阵列天线组件10还包括第二绝缘介质基板104。第二绝缘介质基板104的材质与第一绝缘介质基板101的材质相同,在此不再赘述。第二绝缘介质基板104与第一绝缘介质基板101层叠设置。第二绝缘介质基板104可以贴合于第一绝缘介质基板101的第二面103或设于第一绝缘介质基板101靠近第二面103的一侧。第二绝缘介质基板104包括相背设置的第一表面105和第二表面106。第一表面105朝向第二面103。第一导电滑道32可以设于第一表面105上。

第一导电滑道32为导电材质形成的路径。该导电材质可以为金属材质,例如,铜、铝、银或金属合金等。可选的,第一导电滑道32的材质可以与导电滑片34的材质相同。

第一导电滑道32围设于导电转轴33的周侧。可选的,第一导电滑道32围设于导电转轴33的角度可以为90°、120°、180°、270°等等,本申请对此不做具体的限定。

第一导电滑道32的相对两端分别电连接第一分馈端口41及第二分馈端口42。当第一导电滑道32与天线单元11位于不同表面时,可以通过其他的导电件电连接第一导电滑道32的一端与第一分馈端口41、第二导电滑道的一端与第二分馈端口42。

请参阅图6,导电转轴33的中心轴向沿Z轴方向设置。可选的,导电转轴33为圆形柱状的短轴。导电转轴33的材质包括不限于金属材质,例如,铜、铝、银或金属合金等。导电转轴33包括相对设置的第一端331和第二端332。导电转轴33沿Z轴方向贯穿第二绝缘介质基板104。

请参阅图6,导电转轴33电连接总馈端口30。导电转轴33与总馈端口30之间的电连接方式包括但不限于通过同轴线电连接、直接焊接、耦合电连接等等方式。导电转轴33电连接总馈端口30的部位可以为第一端331、第二端332或位于第一端331与第二端332之间的导电部分,本申请对此不做限定。

请参阅图6,导电滑片34电连接导电转轴33。导电转轴33的第一端331与导电滑片34的一端固定连接。

具体的,导电滑片34可以呈薄片状。导电滑片34的材质可以为金属材质,例如,铜、铝、银或金属合金等。进一步地,导电滑片34与导电转轴33的材质可以相同,以减少不同金属之间的结合电阻。

导电滑片34与导电转轴33之间的电连接方式包括但不限于直接焊接、通过引线电连接、一体成型等方式。

可选的,导电滑片34与第一导电滑道32可位于同一表面或不同表面。导电滑片34电连接第一导电滑道32。具体的电连接方式包括但不限于直接电连接或耦合连接。

可选的,请参阅图8及图9,当导电滑片34与第一导电滑道32位于同一表面时,导电转轴33的第一端331贯穿第一表面105,导电转轴33的第一端331还电连接总馈端口30。导电转轴33的第二端332贯穿第二表面106。导电滑片34与第一导电滑道32皆位于第二绝缘介质基板104的第一表面105。导电滑片34与第一导电滑道32滑动连接。为了方便描述,当定义导电滑片34与第一导电滑道32接触的部分为接触部341。接触部341与第一导电滑道32直接接触并电连接。接触部341将第一导电滑道32分隔为第一滑道部分321和第二滑道部分322。第一滑道部分321位于第一分馈端口41与接触部341之间,第二滑道部分322位于第二分馈端口42与接触部341之间。本实施方式中,导电转轴33、导电滑片34及第一滑道部分321形成的第一相移支路311。导电转轴33、导电滑片34及第二滑道部分322形成的第二相移支路312。

请参阅图10及图11,当导电滑片34与第一导电滑道32位于不同平面时,第一导电滑道32位于第一表面105,导电滑片34位于第二表面106或与第二表面106相对的表面。本实施例以导电滑片34位于第二表面106为例进行说明。导电转轴33的第二端332贯穿第一表面105并电连接总馈端口30。导电转轴33的第一端331贯穿第二表面106并电连接导电滑片34的一端。导电滑片34的另一端朝向第一导电滑道32所在侧延伸。导电滑片34在第一导电滑道32所在平面上的正投影与第一导电滑道32所在的区域至少部分重合。为了方便描述,定义导电滑片34在第一导电滑道32所在平面上的正投影与第一导电滑道32相重合的部分为重合部342。重合部342与第一导电滑道32耦合连接。重合部342将第一导电滑道32分隔为第一滑道部分321和第二滑道部分322。第一滑道部分321位于第一分馈端口41与重合部342之间,第二滑道部分322位于第二分馈端口42与重合部342之间。本实施方式中,导电转轴33、导电滑片34及第一滑道部分321形成第一相移支路311。导电转轴33、导电滑片34及第二滑道部分322形成第二相移支路312。

请参阅图6,阵列天线组件10还包括驱动件5。驱动件5可以为微型马达等。

请参阅图6,驱动件5的转轴连接导电转轴33。具体的,驱动件5的转轴也沿Z轴方向。驱动件5连接于导电转轴33远离第一导电滑道32的一侧。驱动件5位于第二绝缘介质基板104的第二表面106所在侧。当导电滑片34与第一导电滑道32位于同一表面时,驱动件5连接导电转轴33的第二端332。当导电滑片34与第一导电滑道32位于不同平面时,驱动件5连接导电转轴33的第一端331。

驱动件5用于驱动导电转轴33绕Z轴转动而带动导电滑片34沿第一导电滑道32滑动,以调节导电转轴33与第一天线单元111之间的导电路径长度及导电转轴33与第二天线单元112之间的导电路径长度。其中,导电转轴33与第一天线单元111之间的导电路径长度为电流从导电转轴33电连接总馈端口30的端部流向第一分馈端口41的有效长度。导电转轴33与第二天线单元112之间的导电路径长度为电流从导电转轴33电连接总馈端口30的端部流向第二分馈端口42的有效长度。

通过驱动导电滑片34沿第一导电滑道32上滑动,可改变第一滑道部分321的长度和第二滑道部分322的长度,具体的,使得第一滑道部分321的长度减小及使得第二滑道部分322的长度增加,或者使得第一滑道部分321的长度增加及使得第二滑道部分322的长度减小;以改变从总馈端口30至第一分馈端口41的导电路径长度,也改变从总馈端口30至第二分馈端口42的导电路径长度,使得第一天线单元111和第二天线单元112所辐射的信号相位可调,第一天线单元111与第二天线单元112所辐射的信号波束赋形及形成增益较高的方向图。

可以理解的,驱动件5可以通过电连接器电连接至电子设备1000的主板200。主板200上设有控制芯片(未图示),控制芯片用于电连接驱动件5,以启动驱动件5的转轴转动,进而驱动导电滑片34转动。

通过在第一天线单元111、第二天线单元112与射频收发芯片20的总馈端口30之间设计相移网络3,通过设计相移网络3包括通过驱动件5驱动的导电滑片34及两端分别连接于第一天线单元111的分馈端口、第二天线单元112的分馈端口的第一导电滑道32,通过驱动导电滑片34转动,导电滑片34能够沿第一导电滑道32移动,以调节导电滑片34两侧的第一导电滑道32部分的长度,以调节导电转轴33与第二天线单元112之间的导电路径长度及调节导电转轴33与第三天线单元113之间的导电路径长度,使得第一天线单元111和第二天线单元112所辐射的信号相位可调,第一天线单元111与第二天线单元112所辐射的信号波束赋形及灵活改变波束扫描角度。

请参阅图12,阵列天线组件10还包括相位补偿网络6。相位补偿网络6至少包括第一相位补偿件61及第二相位补偿件62。第一相位补偿件61电连接第一天线单元111的第一分馈端口41与第一导电滑道32的一端,第一相位补偿件61用于对第一天线单元111所辐射的信号进行相位补偿。第二相位补偿件62电连接第二天线单元112的第一分馈端口41与第一导电滑道32的另一端,第二相位补偿件62用于对第二天线单元112所辐射的信号进行相位补偿。本实施例中,第一相位补偿件61与第二相位补偿件62的导电长度固定,所以第一相位补偿件61对于相位的补偿值固定。在其他实施方式中,第一相位补偿件61和第二相位补偿件62还可以为相位可调的相位补偿件,例如,第一相位补偿件61(或第二相位补偿件62)中可以设有开关,该开关能够在不同的场景下进行断开或导通。

可选的,第一相位补偿件61可以为微带线、导电过孔等等。第二相位补偿件62可以为微带线、导电过孔等等。

可选的,请参阅图13,相位补偿网络6可以设于第一绝缘介质基板101与第二绝缘介质基板104之间。其中,阵列天线组件10还包括层叠设于第一绝缘介质基板101与第二绝缘介质基板104之间的第三绝缘介质基板107。第三绝缘介质基板107包括相背设置的第三表面108和第四表面109。第三表面108朝向第二面103。第四表面109朝向第一表面105。相位补偿网络6可以设于第三表面108。可选的,相位补偿网络6可以为微带线。

相位补偿网络6与阵列天线1之间的电连接通导电过孔电连接或耦合电连接。相位补偿网络6与相移网络3之间的电连接通过导电过孔电连接或耦合电连接。

当总馈端口30至第一分馈端口41之间的导电路径长度需要较长时,而该长度仅仅由第一导电滑道32提供,将导致第一导电滑道32占据的空间较大,不利于阵列天线组件10的小型化。基于此,通过在第一导电滑道32上设置第一相位补偿件61,第一相位补偿件61可以与第一导电滑道32位于不同层,进而减小第一导电滑道32占据的空间,第二相位补偿件62的作用也可以参考第一相位补偿件61的作用,在此不再赘述。

可选的,第一相位补偿件61的导电长度与第二相位补偿件62的导电长度可以相同或不同。第一相位补偿件61的“导电长度”为接入第一导电滑道32与第一分馈端口41之间的长度。第二相位补偿件62的“导电长度”为接入第一导电滑道32与第二分馈端口42之间的长度。

本实施例中,第一相位补偿件61的导电长度等于第二相位补偿件62的导电长度。如此,通过驱动导电滑片34的滑动,即可使得馈入第一天线单元111和第二天线单元112的信号相位改变,其相移值也与导电滑片34的转动角度成映射关系,如此设计的相移值的影响因素相对简单,便于控制。

以下结合附图对于本申请实施例二提供的相移网络3进行具体说明。本实施例与实施一提供的相移网络3大致相同,主要的不同之处如下:

请参阅图14,阵列天线1还包括第三天线单元113。第三天线单元113设于第一天线单元111与第二天线单元112之间,且与第一天线单元111与第二天线单元112皆间隔设置。具体的,第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112依次沿X轴方向排列。本申请对于第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112的形状、尺寸不做具体的限定。同时,第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112的形状可以相同或不同。相邻的两个天线单元11之间的间距可以相等或不等。

请参阅图14,第三天线单元113包括第三分馈端口43。第三天线单元113电连接导电转轴33的一端。具体的,第三分馈端口43直接电连接导电转轴33。进一步地,第三分馈端口43电连接总馈端口30。

通过设置第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112为阵列天线1,通过调节第一天线单元111和第二天线单元112的相移量相同且一增一减,而无需调节第三天线单元113的相位,即可实现第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112接收到的信号相位呈等差分布,进而实现波束扫描。

具体的,第三分馈端口43位于第一分馈端口41与第二分馈端口42之间,且与第一分馈端口41、第二分馈端口42皆间隔设置。进一步地,第一分馈端口41、第三分馈端口43及第二分馈端口42共线且依次沿X轴方向排列。

请参阅图15,相位补偿网络6还包括第三相位补偿件63。第三相位补偿件63电连接第三天线单元113的第三分馈端口43与导电转轴33。第三相位补偿件63用于对第三天线单元113所辐射的信号进行相位补偿,以满足第三天线单元113所辐射的信号相位的需求。

可选的,第三相位补偿件63的相移量可调或不可调皆可,具体可以参考对于第二相位补偿件62和第一相位补偿件61的描述。第三相位补偿件63可以为导电过孔、微带线等。本实施例中,第三相位补偿件63为微带线。

请参阅图15,第一导电滑道32为轴对称结构。第一导电滑道32包括第一中间部323。第一中间部323与导电转轴33的连接线与第一导电滑道32的对称轴重合。进一步地,导电转轴33可以设于第一导电滑道32相对两端的连线的中心位置。当然,在其他实施方式中,导电转轴33还可以偏离该中心位置。

进一步地,导电转轴33在Z轴方向上与第三天线单元113相对应。第一导电滑道32的一端在Z轴方向上与第一天线单元111相对应。第一导电滑道32的另一端在Z轴方向上与第二天线单元112相对应。

可选的,第一相位补偿件61的导电长度等于第二相位补偿件62的导电长度。当导电滑片34设于第一导电滑道32的第一中间部323时,第一滑道部分321与第二滑道部分322的长度相等,从总馈端口30到第一分馈端口41之间的导电路径长度与总馈端口30到第二分馈端口42之间的导电路径长度相同,通过调节导电滑片34的转动角度,使得总馈端口30到第一分馈端口41之间的导电路径长度减小(或增加)N长度,同时也使得总馈端口30到第二分馈端口42之间的导电路径长度增加(或减小)N长度,如此,实现第一天线单元111和第二天线单元112的相移量相同且一增一减,而无需调节第三天线单元113的相位,即可实现第一天线单元111、第三天线单元113及第二天线单元112接收到的信号相位呈等差分布,进而实现波束扫描。

当导电滑片34滑到第一中间部323时,第一相位补偿件61的导电长度、导电滑片34的导电长度及连接在导电滑片34与第一相位补偿件61之间的第一导电滑道32的导电长度之和等于第三相位补偿件63的导电长度,即总馈端口30到第一分馈端口41之间的导电路径长度与总馈端口30到第三分馈端口43之间的导电路径长度相同。进一步地,总馈端口30到第二分馈端口42之间的导电路径长度也与总馈端口30到第三分馈端口43之间的导电路径长度相同,使得导电滑片34处于第一中间部323时,阵列天线1的波束指向在0°位置。0°位置为第一面102的法线方向。

第三相位补偿件63的导电长度大于第一相位补偿件61的导电长度,且第三相位补偿件63的导电长度大于第二相位补偿件62的导电长度。

从总馈端口30的激励能量分别输入到各个天线单元11的分馈端口,从左至右分别为第一分馈端口41、第三分馈端口43及第二分馈端口42。激励能量总馈端口30到第三分馈端口43的相位延迟量最小,到第一分馈端口41、第二分馈端口42的相位延迟量相对较大。通过设置第三相位补偿件63的导电长度大于第一相位补偿件61的导电长度,及第三相位补偿件63的导电长度大于第二相位补偿件62的导电长度,可以有效地补偿第三分馈端口43所接收激励能够的相位延迟量,从而使当导电滑片34滑到第一中间部323时,总馈端口30到各个天线单元11的分馈端口的相位是一致的,从而使阵列天线1指向0°位置。

请参阅图15,第一导电滑道32连接第一相位补偿件61的端部与第一导电滑道32的第一中间部323之间为直线段、弧形段或折线段等。由于第一导电滑道32为轴对称结构,所以第一导电滑道32连接第一相位补偿件61的端部与第一中间部323之间的部分和第一导电滑道32连接第二相位补偿件62的端部与第一中间部323之间的部分的形状相同、结构相反且长度相同。

本实施例中,第一导电滑道32连接第一相位补偿件61的端部与第一中间部323之间的部分和第一导电滑道32连接第二相位补偿件62的端部与第一中间部323之间的部分皆为1/4圆弧形,所以第一导电滑道32呈半圆弧形。导电转轴33可以位于半圆弧形的圆心位置。当然,在其他实施方式中,第一导电滑道32还可以为120°的圆弧段、270°的圆弧形段等。

在其他实施方式中,请参阅图16,第一导电滑道32还可以为等腰三角形的两个腰,其中,两个腰之间的交点为第一中间部323。在其他实施方式中,第一导电滑道32还可以为等要梯形的顶边和两个腰,其中,等腰梯形的顶边的中心为第一中间部323。

通过设计第一导电滑道32为等腰三角形或等腰梯形,相较于圆弧形而言,能够减小第一导电滑道32所占据的面积,促进阵列天线组件10的小型化。

以下结合附图对于本申请实施例三提供的相移网络3进行具体说明。本实施例与实施二提供的相移网络3大致相同,主要的不同之处如下:

请参阅图17,阵列天线1还包括第四天线单元114和第五天线单元115。第四天线单元114、第一天线单元111、第三天线单元113、第二天线单元112及第五天线单元115依次排列设置。具体的,第四天线单元114、第一天线单元111、第三天线单元113、第二天线单元112及第五天线单元115可以共线且沿X轴方向排列。第四天线单元114包括第四分馈端口44。第五天线单元115包括第五分馈端口45。

请参阅图17,阵列天线组件10还包括第二导电滑道35。第二导电滑道35的形状与第一导电滑道32的形状相同。导电转轴33、第一导电滑道32及第二导电滑道35依次向外辐射。举例而言,第一导电滑道32和第二导电滑道35皆为以导电转轴33为圆心的半圆弧形。第二导电滑道35的半径大于第一导电滑道32的半径。

第二导电滑道35的相对两端分别电连接第四天线单元114及第五天线单元115。导电滑片34还与第二导电滑道35电连接。该电连接的方式包括但不限于直接接触电连接或耦合电连接。

请参阅图17,第二导电滑道35的相对的两个端部、第一导电滑道32相对的两个端部及导电转轴33共线。

请参阅图17,导电转轴33、第一导电滑道32及第二导电滑道35皆关于第一对称轴对称。导电转轴33、第一导电滑道32的第一中间部323与第二导电滑道35的第二中间部351皆设于第一对称轴上。导电转轴33与第一中间部323之间的距离与第一中间部323与第二中间部351的距离相等。

具体的,第一导电滑道32可以为圆弧段、等腰三角形的两个腰、等腰梯形的顶边和两个腰等。第二导电滑道35亦可以为圆弧段、等腰三角形的两个腰、等腰梯形的顶边和两个腰等。

本实施例中,第一导电滑道32可以为半圆弧形,第二导电滑道35可以为半圆弧形。其中,第一导电滑道32和第二导电滑道35的圆心皆为导电转轴33。第一导电滑道32的半径为第二导电滑道35的半径的一半。

请参阅图17,第二导电滑道35的导电长度为第一导电滑道32的导电长度的两倍。

换言之,第二导电滑道35为第一导电滑道32放大1倍形成的。第二导电滑道35与第一导电滑道32相平行。

请参阅图17,相位补偿网络6还包括第四相位补偿件64及第五相位补偿件65。第四相位补偿件64电连接第四天线单元114与第二导电滑道35的一端。第五相位补偿件65电连接第五天线单元115与第二导电滑道35的另一端。第四相位补偿件64的导电长度等于第五相位补偿件65的导电长度。第四相位补偿件64的导电长度小于第一相位补偿件61的导电长度。

具体的,第四相位补偿件64、第五相位补偿件65的结构和材质可以参考第一相位补偿件61,在此不做赘述。

请参阅图17及图18,当所述导电滑片34与所述第一中间部323和所述第二中间部351电连接时,所述第四相位补偿件64的导电长度、所述导电滑片34的导电长度及连接在所述导电滑片34与所述第四相位补偿件64之间的所述第二导电滑道35的导电长度之和等于所述第三相位补偿件63的导电长度。换言之,当所述导电滑片34与所述第一中间部323和所述第二中间部351电连接时,激励信号从总馈端口30到第一分馈端口41、第二分馈端口42、第三分馈端口43、第四分馈端口44及第五分馈端口45的导电路径长度皆相等,使得导电滑片34处于第一中间部323时,阵列天线1的波束指向在0°位置。0°位置为第一面102的法线方向。

通过设计导电转轴33与第一中间部323之间的距离与第一中间部323与第二中间部351的距离相等,及第二导电滑道35的导电长度为第一导电滑道32的导电长度的两倍,请参阅图19及图20,可使当驱动件5通过导电转轴33使导电滑片34右旋α°时,激励信号从总馈端口30到第四分馈端口44的相位增加了2θ°,激励信号从总馈端口30到第一分馈端口41相位增加了θ°,激励信号从总馈端口30到第三分馈端口43的相位不变,激励信号从总馈端口30到第二分馈端口42的相位减小了θ°,激励信号从总馈端口30到第五分馈端口45的相位减小了2θ°。所以阵列天线1的信号相位从左到右依次按照θ°递减,所以阵列天线组件10所辐射的波束可以指向β°。

换言之,当驱动件5驱动导电滑片34从第一中间部323右旋至α°的过程中,阵列天线组件10所辐射的波束指向从0°扫描至β°,如此,实现了灵活控制阵列天线组件10的波束扫描。

通过设计导电转轴33与第一中间部323之间的距离与第一中间部323与第二中间部351的距离相等,及第二导电滑道35的导电长度为第一导电滑道32的导电长度的两倍,请参阅图21及图22,可使当驱动件5通过导电转轴33使导电滑片34左旋α°时,激励信号从总馈端口30到第四分馈端口44的相位减小了2θ°,激励信号从总馈端口30到第一分馈端口41相位减小了θ°,激励信号从总馈端口30到第三分馈端口43的相位不变,激励信号从总馈端口30到第二分馈端口42的相位增加了θ°,激励信号从总馈端口30到第五分馈端口45的相位增加了2θ°。所以阵列天线1的信号相位从左到右依次按照θ°递增,所以阵列天线组件10所辐射的波束可以指向-β°。

换言之,当驱动件5驱动导电滑片34从右旋α°至左旋α°的过程中,阵列天线组件10所辐射的波束指向从β°扫描至-β°,如此,实现了阵列天线组件10的在β°至-β°角度范围内的波束扫描。

可以理解的,β°可以为30°、45°、60°等等。本申请对于β°不做具体的限定。

在其他实施方式中,多个天线单元11还包括六个或六个以上的天线单元11,本领域技术人员根据本申请实施例所揭示的发明构思可以很容易想到对于六个或六个以上的天线单元11的相移网络3的结构设计,所以本申请在此不再赘述。

以上是本申请的部分实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本申请的保护范围。

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