毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备

文档序号:785785 发布日期:2021-04-09 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备 (Millimeter wave array antenna, housing assembly, and electronic device ) 是由 王泽东 于 2020-11-30 设计创作,主要内容包括:本申请提供了一种毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备,该毫米波阵列天线包括依次排布设置的多个天线单元,其中每个天线单元设有耦合部,且至少一个天线单元的耦合部与相邻的另一天线单元的耦合部形成耦合电容。本实施例中的毫米波阵列天线通过相邻天线单元之间耦合部形成的耦合电容,使相邻的天线单元之间彼此发生耦合,并使得毫米波阵列天线的尺寸减小,实现毫米波阵列天线的小型化。(The application provides a millimeter wave array antenna, a shell assembly and electronic equipment, this millimeter wave array antenna is including arranging a plurality of antenna element that set up in proper order, and wherein every antenna element is equipped with coupling part, and at least one antenna element&#39;s coupling part and adjacent another antenna element&#39;s coupling part form coupling capacitance. The millimeter wave array antenna in this embodiment couples the adjacent antenna units with each other through the coupling capacitor formed by the coupling portion between the adjacent antenna units, and reduces the size of the millimeter wave array antenna, thereby realizing the miniaturization of the millimeter wave array antenna.)

毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备

技术领域

本申请涉及通信设备技术领域,具体涉及一种毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备。

背景技术

随着通信技术的不断迭代,毫米波天线成为移动终端不可或缺的要素。目前,应用于移动终端的毫米波天线多为微带天线,其工作带宽往往较窄,而且体积较大。而移动终端内的空间有限,因此毫米波天线的小型化设计是本领域技术人员研究的热点。

发明内容

本申请实施方式提供一种毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备。

本申请实施例提供一种毫米波阵列天线,该毫米波阵列天线包括依次排布设置的多个天线单元,每个天线单元设有耦合部,至少一个天线单元的耦合部被配置为与相邻的另一天线单元的耦合部形成电容。

本申请还提供一种壳体组件,包括中框、后壳以及如上述任一项的毫米波阵列天线,其中后壳连接于中框,毫米波阵列天线设于中框以及后壳中的至少一个。

本申请还提供一种电子设备,该电子设备包括上述的壳体组件、显示面板以及电子元件;显示面板连接于壳体组件,且与壳体组件形成容纳空间;电子元件容纳于该容纳空间。

本申请实施例提供的毫米波阵列天线、壳体组件以及电子设备,该毫米波阵列天线包括依次排布设置的多个天线单元,其中每个天线单元设有耦合部,且至少一个天线单元的耦合部被配置为与相邻的另一天线单元的耦合部形成耦合电容。本实施例中的毫米波阵列天线通过相邻天线单元之间耦合部形成的耦合电容,使相邻的天线单元之间彼此发生耦合,,进而增强毫米波天线阵列的阻抗匹配性能,以提高毫米波阵列天线的工作带宽,从而在工作带宽不变的情况下有效缩减毫米波阵列天线的尺寸,实现毫秒波阵列天线的小型化。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对本申请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申请的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种壳体组件的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种毫米波阵列天线的结构示意图。

图4为本申请实施例提供的耦合部的结构示意图。

图5为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的一种结构示例图。

图6为本申请实施例提供的天线单元的等效电路示意图。

图7为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的反射系数测试图。

图8为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的远场方向测试图。

图9为本申请实施例提供的第一种天线单元的结构示意图。

图10为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的另一种结构示例图。

图11为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的爆炸示意图。

图12为本申请实施例提供的另一种毫米波阵列天线的结构示意图

图13为本申请实施例提供的天线单元在介质基板表面的投影示意图。

图14为本申请实施例提供的辐射单元的结构示意图。

图15为本申请实施例提供的相邻天线单元在介质基板表面的投影示意图。

图16为本申请实施例提供的毫米波阵列天线的又一种结构示例图。

图17为本申请实施例提供的一种前置耦合体的结构示意图。

图18为本申请实施例提供的第二种天线单元的结构示意图。

图19为图18中的天线单元在介质基板表面的投影示意图。

图20为本申请实施例提供的第三种天线单元的结构示意图。

图21为本申请实施例提供的第四种天线单元的结构示意图。

图22为图20中的天线单元在介质基板表面的投影示意图。

图23为本申请实施例提供的第五种天线单元的结构示意图。

图24为本申请实施例提供的第六种天线单元的结构示意图。

图25为本申请实施例提供的一种寄生天线单元的结构示意图。

图26为本申请实施例提供的另一种寄生天线单元的结构示意图。

图27为本申请实施例提供的又一种寄生天线单元的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式,实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。

作为在本申请实施例中使用的“电子设备”包括,但不限于被设置成经由有线线路连接(如经由公共交换电话网络(PSTN)、数字用户线路(DSL)、数字电缆、直接电缆连接,以及/或另一数据连接/网络)和/或经由(例如,针对蜂窝网络、无线局域网(WLAN)、诸如DVB-H网络的数字电视网络、卫星网络、AM-FM广播发送器,以及/或另一通信终端的)无线接口接收/发送通信信号的装置。被设置成通过无线接口通信的通信终端可以被称为“无线通信终端”、“无线终端”、“电子装置”以及/或“电子设备”。电子设备的示例包括,但不限于卫星或蜂窝电话;可以组合蜂窝无线电电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(PCS)终端;可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA;以及常规膝上型和/或掌上型接收器、游戏机或包括无线电电话收发器的其它电子装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的方案,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。

请参阅图1,图1示意性地示出了一种电子设备300,电子设备300可以为蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PersonalDigital Assistant,PDA)、便携式多媒体播放器(Portable Media Player,MP),便携式医疗设备以及数码相机,其他手持设备以及诸如手表、耳机、吊坠、耳机等,电子设备10还可以为其他的可进行通信的穿戴设备(例如,诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子设备10或智能手表的头戴式设备。

本申请实施例中,电子设备300以手机为例进行说明。

该电子设备300包括但不限于包括显示面板100、壳体组件200以及电子元件(图中未示出)。本实施例中,显示面板100可以是但不限于是液晶显示面板(Liquid CrystalDisplay,LCD)、有机电致发光二极管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)显示面板、量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes,QLED)显示面板、微发光二极管(Micro-LED)显示面板等。

显示面板100与壳体组件200连接形成一容纳空间,该容纳空间内设有上述的电子元件。该电子元件包括但不限于射频组件、指纹识别模组、摄像头模组等、人脸识别模组、处理器、存储器、电池等。

请参阅图2,该壳体组件200可以包括中框210以及后壳220。其中中框210具有相背的两侧,中框210的一侧可以设置显示面板、中框210的另一侧。后壳220装配于中框210另一侧,并与显示面板相背。中框210、后壳220以及显示面板形成上述的容纳空间。

进一步地,该壳体组件200还可以包括毫米波阵列天线100,该毫米波阵列天线100可以实现良好的5G(5th generation mobile networks,第五代移动通信技术)通信性能。毫米波阵列天线100可以设置在中框210以及后壳220中的至少一个。本实施例中,毫米波阵列天线100可以设置在中框210。在一些实施方式中,该毫米波阵列天线100也可以设置在后壳220。在一些实施方式中,该毫米波阵列天线100也可以同时设置在中框210和后壳220。

请参阅图3,该毫米波阵列天线100包括多个天线单元10,且该多个天线单元10依次排布设置。该多个天线单元10可以沿直线依次排布设置。本实施例中,该多个天线单元10可以沿直线依次排布成一行。在一些实施方式中,该多个天线单元10也可以排布成多行阵列。在一些实施方式中,该多个天线单元10还可以排布成层叠的多层结构,其中每层均可以为多行阵列排布。在一些实施方式中,该多个天线单元10还可以沿圆周依次排布设置。当然,在另一些实施方式中,该多个天线单元10还可以沿预设其他轨迹进行排布设置。本申请不对该毫米波阵列天线100的排布轨迹进行限定。

其中,每个天线单元10可以连接一个馈源,通过馈源向每个天线单元10输送能量,使得该毫米波阵列天线100可以辐射毫米波通信频段。

请参阅图4,每个天线单元10均设有耦合部20,且至少一个天线单元10的耦合部20与相邻的另一天线单元10的耦合部20形成耦合电容。值得说明的是,当该毫米波阵列天线100包括两个天线单元10时,该两个天线单元10的耦合部20互相耦合形成耦合电容;当该毫米波阵列天线100包括两个以上的天线单元10时,每两个相邻的天线单元10之间均可以通过耦合部20互相耦合形成耦合电容。

请参阅图5,以该毫米波阵列天线100包括三个天线单元10为例,三个天线单元10包括依次排布设置的第一天线单元A、第二天线单元B以及第三天线单元C,其中第一天线单元A与第二天线单元B相邻、第二天线单元B同时与第一天线单元A和第三天线单元C相邻、第三天线单元C与第二天线单元B相邻。此时,第二天线单元B的耦合部20B能够同时与第一天线单元A的耦合部20A以及第三天线单元C的耦合部20C互相耦合,在第一天线单A与第二天线单元B之间形成耦合电容、且同时在第三天线单元C与第二天线单元B之间形成耦合电容。

通常,在天线设计中,金属地板与天线之间的互耦效应会影响天线的阻抗匹配性能,其中该金属地板是天线工作过程中用于反射电磁波的金属导体;本实施例中,毫米波阵列天线100通过相邻天线单元10之间的耦合部20形成耦合电容,使相邻的天线单元10之间彼此发生耦合,进而弥补金属地板对该毫米波阵列天线100的耦合作用,改善毫米波阵列天线100的阻抗匹配性能,从而提高该毫米波阵列天线100的工作带宽,那么在相同带宽下,有效地缩减了毫米波天线的尺寸。

具体而言,请参阅图6,图6为单个天线单元10的等效电路示意图。天线单元10的等效电感等效为电感L1,相邻天线单元10之间形成的耦合电容等效为电容C1,金属地板对天线单元10的耦合影响等效为特性阻抗为Z0且长度为H的传输线,空气阻抗等效为阻抗Z0。其中,Z0可以约为377ohm。通过等效电容C1的作用,能够提高该天线单元10在工作频带内的匹配阻抗性能。

请参阅图7,图7为本申请实施例提供的五元毫米波阵列天线100与传统的五元毫米波阵列天线的反射系数对比测试示意图。由图7可见,内部天线单元彼此具有耦合作用的毫米波阵列天线100相比于传统的内部天线单元独立毫米波天线的反射系数更小,且内部天线单元彼此具有耦合作用的毫米波阵列天线100在23.6GHz~84.6GHz内的反射系数小于-6db,阻抗匹配性能更强,其相对带宽比约为3.6:1,工作带宽非常宽。在同等带宽的情况下,内部天线单元彼此具有耦合作用的毫米波阵列天线100相比于传统的内部天线单元独立的毫米波阵列天线的尺寸更小。经测试,在相同带宽下,本申请实施例的内部天线单元彼此具有耦合作用的五元毫米波阵列天线的尺寸约为0.6倍波长,而传统的内部天线单元独立的五元毫米波阵列天线的尺寸约为2.5倍波长,相比而言,本申请实施例具有耦合作用的毫米波阵列天线100的尺寸仅约为传统的毫米波阵列天线尺寸的四分之一,有效地缩减了毫米波阵列天线100的尺寸,实现了毫米波阵列天线100的小型化。

同时,请参阅图8,图8示出了本申请实施提供的五元毫米波阵列天线在24GHz和42GHz的远场方向测试示意图。由图可见,该五元毫米波阵列天线在24GHz和42GHz具有良好的定向辐射特性。

进一步地,请参阅图9,在一些实施例中,每个天线单元10均包括辐射单元30,该辐射单元30用于辐射电磁波。其中,该辐射单元30包括第一子辐射单元31以及第二子辐射单元32。第一子辐射单元31和第二子辐射单元32可以分别辐射电磁波。进一步地,第一子辐射单元31与第二子辐射单元32分别排布于两个不同的平面。具体地,多个天线单元10的第一子辐射单元31可以均排布于第一平面,多个天线单元10的第二子辐射单元32可以排布于第二平面,其中第一平面与第二平面为相互平行的两个平面。进一步地,每个天线单元10内的第一子辐射单元31和第二子辐射单元32在与第一平面或第二平面垂直的方向上相互间隔且不相对(也即相互错开)。

第一子辐射单元31具有第一端部311,该第一端部311可以是第一子辐射单元31的辐射末端;该第一子辐射单元31远离第一端部311的一端可以用于连接馈源,使能量传输到该第一子辐射单元31的辐射末端;第二子辐射单元32具有第二端部321,该第二端部321可以是第二子辐射单元32的辐射末端;该第二子辐射单元32远离第二端部321的一端可以用于连接馈源,使能量传输到该第二子辐射单元32的辐射末端。值得说明的是,同一个天线单元10内的第一子辐射单元31和第二子辐射单元32可以连接同一个馈源。

第一子辐射单元31的第一端部311与第二子辐射单元32的第二端部321可以朝向两个不同的方向凸伸。具体地,在该毫米波阵列天线100的多个天线单元10中,除位于边缘的两个天线单元10之外,其余任一天线单元10均可以具有两个相邻的第一相邻天线单元和第二相邻天线单元,第一相邻天线单元和第二相邻天线分别排布在该天线单元10的相对两侧,则该天线单元10的第一子辐射单元31的第一端部311可以朝向第一相邻天线单元的方向,该天线单元10的第二子辐射单元32的第二端部321可以朝向第二相邻天线单元的方向。如此,能够使得除位于边缘的天线单元10之外的每个天线单元10都可以和其两个相邻的其他天线单元10耦合,不仅提高了单个天线单元10的阻抗匹配性能,而且使得该毫米波天线阵列100的整体的阻抗匹配性能得到显著提升,从而有效缩减该毫米波阵列天线100的整体尺寸。

每个天线单元10的均包括两个耦合部20,两个耦合部20包括第一耦合部21以及第二耦合部22。第一耦合部21设于第一子辐射单元31的第一端部311,第二耦合部22设于第二子辐射单元32的第二端部321。该毫米波阵列天线100中的多个天线单元10可以通过相邻天线单元10之间的第一耦合部21和第二耦合部22彼此相互耦合而形成耦合电容。

请参阅图10,以三个天线单元10为例,三个天线单元10包括依次排布设置的第一天线单元A、第二天线单元B以及第三天线单元C,其中第一天线单元A与第二天线单元B相邻、第二天线单元B同时与第一天线单元A和第三天线单元C相邻、第三天线单元C与第二天线单元B相邻。具体地,第一天线单元A的第二子辐射单元32A与第二天线单元B的第一子辐射单元31B相邻,第二天线单元B的第二子辐射单元32B与第三天线单元C的第一子辐射单元31C相邻。此时,第一天线单元A的第二耦合部22A与第二天线单元B的第一耦合部21B相互耦合,进而在第一天线单元A与第二天线单元B之间形成耦合电容,使得第一天线单元A与第二天线单元B之间发生耦合;第二天线单元B的第二耦合部22B与第三天线单元C的第一耦合部21C相互耦合,进而在第二天线单元B与第三天线单元C之间形成耦合电容,使得第二天线单元B与第三天线单元C之间发生耦合。

进一步地,请参阅11,在一些实施例中,毫米波阵列天线100还可以包括介质基板40,该介质基板40的材料可以包括但不限于包括聚四氟乙烯(Poly tetrafluoroethylene,PTFE)树脂、聚苯醚(Polypheylene ether,PPE)树脂、氰酸酯(Cyanate,CE)树脂、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)树脂、聚酰亚胺(Polyimide,PI)树脂等。该毫米波阵列天线100设置在介质基板40上。介质基板40大致呈板状,其包括相背离的第一表面41和第二表面42,其中,每个天线单元10的第一子辐射单元31设置在介质基板40的第一表面41,每个天线单元10的第二子辐射单元32设置在介质基板40的第二表面42。本实施例中,第一子辐射单元31可以通过贴片贴附在介质基板40的第一表面41;第二子辐射单元32也可以通过贴片贴附在介质基板40的第二表面42。在一些实施方式中,第一子辐射单元31还可以镶嵌在介质基板40内部靠近第一表面41的一侧;第二子辐射单元32也可以镶嵌在介质基板40内部靠近第二表面42的一侧。该介质基板40不仅起到对天线单元10的支撑作用,还可以充当由相邻天线单元10之间的耦合部20形成的耦合电容的电介质。

本实施例中,每个天线单元10的第一子辐射单元31在介质基板40的第一表面41依次间隔排布设置,在第二表面42上在与相邻第一子辐射单元31之间间隔的空隙区域相对的区域,则设置有一个第二子辐射单元32。每个天线单元10的第二子辐射单元32在介质基板40的第二表面42同样依次间隔排布设置,在第一表面41上的与相邻第二子辐射单元32之间间隔的空隙区域相对的区域,则设置有一个第一子辐射单元31。

本申请实施例中,相邻天线单元10之间第一子辐射单元31的第一耦合部21与第二子辐射单元32的第二耦合部22隔着该介质基板40相对设置。具体地,相邻天线单元10之间的第一耦合部21与第二耦合部22沿介质基板40厚度的方向大致相对设置,且相邻天线单元10之间第一耦合部21与第二耦合部22在介质基板40表面的正投影大致重合,使得相邻天线单元10之间的第一耦合部21与第二耦合部22形成耦合电容。相邻天线单元10之间的第一耦合部21与第二耦合部22构成耦合电容的上下两个极板,且介质基板40在充当该耦合电容两个极板之间的电介质。需要说明的是,在介质基板40表面的正投影可以是在介质基板40的第一表面41的正投影,也可以是在介质基板40的第二表面42的正投影,在此不作限定。

请参阅图12,以三个天线单元10为例,三个天线单元10包括依次排布设置的第一天线单元A、第二天线单元B以及第三天线单元C,其中第一天线单元A与第二天线单元B相邻、第二天线单元B同时与第一天线单元A和第三天线单元C相邻、第三天线单元C与第二天线单元B相邻。具体地,第一天线单元A的第二子辐射单元32A与第二天线单元B的第一子辐射单元31B相邻,第二天线单元B的第二子辐射单元32B与第三天线单元C的第一子辐射单元31C相邻。此时第一天线单元A的第二耦合部22A与第二天线单元B的第一耦合部21B隔着介质基板40相对设置,进而在第一天线单元A与第二天线单元B之间形成耦合电容;第二天线单元B的第二耦合部22B与第三天线单元C的第一耦合部21C隔着介质基板40相对设置,进而在第二天线单元B与第三天线单元C之间形成耦合电容。

进一步地,请同时参阅图11与图13,图13示出了天线单元10在介质基板40表面的正投影示意图,每个天线单元10的第一子辐射单元31与第二子辐射单元32尽管分别设置在介质基板40相背离的两个表面,但是第一子辐射单元31在介质基板40表面的正投影与第二子辐射单元32在介质基板40表面的正投影之间相互间隔。如此设置,可以避免每个天线单元10内的第一子辐射单元31与第二子辐射单元32相互耦合而导致该天线单元10的阻抗匹配性能下降。

请参阅图14,第一子辐射单元31包括第一金属导体312以及与第一金属导体312连接的第一辐射体313。第一金属导体312大致呈长条状,其第一端连接第一辐射体313,第二端用于连接馈源;第一金属导体312用于将馈源的能量传输到第一辐射体313,以使第一辐射体313辐射电磁波。

进一步地,第一辐射体313呈大致的板状,且第一辐射体313的表面与第一金属导体312的表面可以为同一平面。第一辐射体313还包括相邻的两个侧壁,相邻的两个侧壁包括长度相对较长的第一侧壁以及长度相对较短的第二侧壁,第一金属导体312与该第一侧壁垂直,如此能够提高该天线单元10的阻抗匹配性能,使能量有效地传输到第一辐射体313。进一步地,第一辐射体313包括第一辐射部3131以及与第一辐射部3131连接的第一连接部3132。第一辐射部3131远离第一连接部3132的一端为上述天线单元10的第一端部311,该第一端部311设有第一耦合部21。第一连接部3132远离第一辐射部3131的一端设有第一连接端3133,该第一连接端3133用于与第一金属导体312连接。

进一步地,第一连接部3132与第一辐射体313一体成型,该第一连接部3132的宽度沿第一辐射部3131的方向逐渐增大,且第一连接部3132的最大宽度与第一辐射部3131的宽度相等。具体地,上述第一辐射体313第一侧壁所在的方向为第一辐射体313的长度方向,同时也可理解为该第一辐射部3131与第一连接部3132的长度方向;上述第一辐射体313第二侧壁所在的方向也即该第一辐射体313的宽度方向,同时也可理解为该第一辐射部3131与第一连接部3132的宽度方向。第一连接部3132的宽度沿着靠近第一辐射部3131的方向逐渐增大,也即该第一连接部3132大致呈梯形状,且第一连接部3132的宽度尺寸沿着第一辐射体313的长度方向逐渐增大,使得向第一辐射部3131传输能量的路径宽度逐渐增大,进而提高第一子辐射单元31的阻抗匹配性能。

第二子辐射单元32包括第二金属导体322以及与第二金属导体322连接的第二辐射体323。第二金属导体322大致呈长条状,其第一端连接第二辐射体323,第二端用于连接馈源;第二金属导体322用于将馈源的能量传输到第二辐射体323,以使第二辐射体323辐射电磁波。

进一步地,第二辐射体323呈大致的板状,且第二辐射体323的表面与第二金属导体322的表面可以为同一平面。第二辐射体313还包括相邻的两个侧壁,相邻的两个侧壁包括长度相对较长的第一侧壁以及长度相对较短的第二侧壁,第二金属导体322与该第一侧壁垂直,如此能够提高该天线单元10的阻抗匹配性能,使能量有效地传输到第二辐射体323。进一步地,第二辐射体323包括第二辐射部3231以及与第二辐射部3231连接的第二连接部3232。第二辐射部3231远离第二连接部3232的一端为上述天线单元10的第二端部321,该第二端部321设有第二耦合部22。第二连接部3232远离第二辐射部3231的一端设有第二连接端3233,该第二连接端3233用于与第二金属导体322连接。

进一步地,第二连接部3232与第二辐射体323一体成型,该第二连接部3232的宽度沿第二辐射部3231的方向逐渐增大,且第二连接部3232的最大宽度与第二辐射部3231的宽度相等。具体地,上述第二辐射体323第一侧壁所在的方向为第二辐射体323的长度方向,同时也是该第二辐射部3231与第二连接部3232的长度方向;上述第二辐射体323第二侧壁所在的方向也即该第二辐射体323的宽度方向,同时也是该第二辐射部3231与第二连接部3232的宽度方向。第二连接部3232的宽度沿着靠近第二辐射部3231的方向逐渐增大,也即该第二连接部3232大致呈梯形状,且第二连接部3232的宽度沿着第二辐射体323的长度方向逐渐增大,使得向第二辐射部3231传输能量的路径宽度逐渐增大,进而提高第二子辐射单元32的阻抗匹配性能。

请同时参阅图13与图14,本实施例中,在单个天线单元10中,第一子辐射单元31的第一金属导体312和第二子辐射单元32的第二金属导体322在介质基板40的表面的正投影相互平行。由于第一子辐射单元31与第二子辐射单元32通过同一个馈源传输能量,第一金属导体312和第二金属导体322如此设置能够给该天线单元10提供稳定的输入阻抗,进而提高该天线单元10的阻抗匹配性能。

请参阅图15,本实施例中,相邻天线单元10之间的第一辐射体313和第二辐射体323在介质基板40表面的正投影至少部分重合。由于每个天线单元10的第一辐射体313和第二辐射体323分别设置在介质基板40的两个表面,因此也可理解为相邻天线单元10之间的第一辐射体313和第二辐射体323在介质基板40的两个表面存在交错。本申请实施例中,重合或交错的部分也即为相邻天线单元10之间的第一耦合部21和第二耦合部22。

请参阅图16,在一些具体的实施场景中,以三个天线单元10为例,三个天线单元10包括依次排布设置的第一天线单元A、第二天线单元B以及第三天线单元C。其中,第一天线单元A与第二天线单元B的第一侧相邻,第一天线单元A的第二辐射体323A与第二天线单元B的第一辐射体313B在介质基板40表面的正投影部分重合,第一天线单元A的第二辐射体323A与第二天线单元B的第一辐射体313B重合的部分也即第一天线单元A的第二耦合部22A,第二天线单元B的第一辐射体313B与第一天线单元A的第二辐射体323A重合的部分也即第二天线单元B的第一耦合部21B;第三天线单元C与第二天线单元B的第二侧相邻,第二天线单元B的第二辐射体323B与第三天线单元C的第一辐射体313C在介质基板40表面的正投影部分重合,第二天线单元B的第二辐射体323B与第三天线单元C的第一辐射体313C重合的部分也即第二天线单元B的第二耦合部22B,第三天线单元C的第一辐射体313C与第二天线单元B的第二辐射体323B重合的部分也即第三天线单元C的第一耦合部21C。

本实施例中,通过将相邻的天线单元10之间的第一辐射体313与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影部分重合,使得相邻的天线单元10之间形成耦合电容,进而提高天线单元10的阻抗匹配特性,增大该毫米波阵列天线100的带宽,那么同等带宽的条件下,该毫米波阵列天线100的尺寸更小,从而实现毫米波阵列天线100的小型化。

值得说明的是,耦合电容的等效电容越大,则对天线单元10的阻抗匹配性能的提升越大。本实施例中,可以通过改变相邻天线单元10之间的第一辐射体313与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影重合的面积大小,以此改变耦合电容的等效电容的大小。具体地,改变相邻天线单元10之间的第一辐射体313与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影重合的面积大小,也即改变相邻天线单元10之间的第一耦合部21和第二耦合部22的面积大小,由于相邻天线单元10之间的第一耦合部21和第二耦合部22相当于为由该第一耦合部21与第二耦合部22形成的耦合电容的上下两个电容极板,因此改变相邻天线单元10之间的第一耦合部21和第二耦合部22的面积大小,也即改变耦合电容的极板面积。由此可见,当增大相邻天线单元10之间的第一辐射体313与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影重合的面积时,耦合电容的极板面积增大,进而使得该耦合电容的等效电容增大,从而使得天线单元10的阻抗匹配性能得到更大的提升,使毫米波阵列天线100的尺寸能够达到更小。

进一步地,请参阅图17,每个天线单元10还包括前置耦合体50。该前置耦合体50设于介质基板40的表面。具体地,该前置耦合体50设置在介质基板40的第一表面41与第二表面42中的至少一个,以用于与天线单元10内的第一辐射体313与第二辐射体323中的至少一个耦合。通过前置耦合体50与第一辐射体313与第二辐射体323中的至少一个耦合,能够进一步提高该天线单元10的阻抗匹配性能。

本实施例中,前置耦合体50设于介质基板40的第一表面41以及第二表面42中的一个。具体地,前置耦合体50可以设置在介质基板40的第一表面41,也可以设置在介质基板40的第二表面42。以下以前置耦合体50设置在介质基板40的第一表面41为例进行说明。请同时参阅图18与图19,其中图19为天线单元10在介质基板40表面的投影示意图,前置耦合体50大致呈长条状,该前置耦合体50与第一辐射体313之间设有第一间隙、且前置耦合体50在介质基板40表面的正投影与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影之间设有第二间隙。

具体地,该前置耦合体50可以包括第一前置耦合部501以及第二前置耦合部502,第一前置耦合部501以及第二前置耦合部502分别位于前置耦合体50的相对两端。第一前置耦合部501位于第一表面41靠近第一辐射体313的一侧。第一前置耦合部501与第一辐射体313之间设有第一间隙,该第一前置耦合部501可以与第一辐射体313发生耦合作用,进而进一步地提升该天线单元10的阻抗匹配性能。第二前置耦合部502位于第一表面41靠近第二辐射体323的一侧,且该第二前置耦合部502在介质基板40表面的正投影与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影之间设有第二间隙,该第二前置耦合部502可以与第二辐射体323发生耦合作用,进而进一步地提升该天线单元10的阻抗匹配性能。进一步地,前置耦合体50与第一辐射体313大致平行设置,且前置耦合体50在介质基板40表面的正投影与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影大致平行。如此,能够再进一步地提升该天线单元10的阻抗匹配性能。在一些实施方式中,前置耦合体50与第一辐射体313也可以不平行设置,前置耦合体50在介质基板40表面的正投影与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影也可以不平行。

请参阅图20,在一些实施方式中,前置耦合体50可以仅与第一辐射体313或第二辐射体323耦合。前置辐射体50仅与第一辐射体313耦合,该前置耦合体50位于第一表面41靠近第一辐射体313的一侧、且与第一辐射体313之间设有第一间隙。请同时参阅图21与图22,其中图22为天线单元在介质基板40表面投影示意图,前置耦合体50仅与第二辐射体323耦合,该前置耦合体50位于第一表面41靠近第二辐射体323的一侧、且该前置耦合体50在介质基板40表面的正投影与第二辐射体323在介质基板40表面的正投影之间设有第二间隙。

值得说明的是,在前置耦合体50设于介质基板40的第一表面41以及第二表面42中的一个的情况下,将前置耦合体50设置在介质基板40的第二表面42时的结构可以与上述将前置耦合体50设置在介质基板40的第一表面41时的结构相同,不再赘述。

请参阅图23,在另外的一些实施方式中,每个天线单元可以包括两个前置耦合体50,两个前置耦合体50可以包括第一前置耦合体51以及第二前置耦合体52。其中,第一前置耦合体51设置于介质基板40的第一表面41,第二前置耦合体52设置于介质基板40的第二表面42。第一前置耦合体51可以包括两个前置耦合部,该两个前置耦合部可以分别设置在靠近第一辐射体313的一侧以及靠近第二辐射体323的一侧,以分别与第一辐射体313以及第二辐射体323耦合,具体可参考前述说明,在此不再赘述;第二前置耦合体52同样可以包括两个前置耦合部,且两个前置耦合部同样可以分别设置在靠近第一辐射体313的一侧以及靠近第二辐射体323的一侧,以分别与第一辐射体313以及第二辐射体323耦合,具体可参考前述说明,在此不再赘述。

请参阅图24,在一些实施方式中,第一前置耦合体51可以仅设置在靠近第一辐射体313的一侧,该第一前置耦合体51仅与第一辐射体313耦合;第二前置耦合体52可以仅设置在靠近第二辐射体323的一侧,该第一前置耦合体51仅与第二辐射体323耦合。

请参阅图25,毫米波阵列天线100的多个天线单元10中的至少一部分依次排布为一行,且位于该行天线单元10的端部位置的天线单元10为边缘天线单元110。本实施例中,边缘天线单元110为两个,两个边缘天线单元110分别位于排布为一行的天线单元10的两端,具体地,该两个边缘天线单元110为该毫米波阵列天线100的多个天线单元10中位于两侧边缘的天线单元10。每个天线单元10均包括第一辐射单元31以及第二辐射单元32,位于边缘的天线单元10其仅有靠近第一辐射单元31的一侧或靠近第二辐射单元32的一侧具有相邻的另一天线单元10,而除位于边缘的天线单元10之外的其他天线单元10靠近第一辐射单元31的一侧和靠近第二辐射单元32的一侧均具有相邻的另一天线单元10。本实施例中,位于两侧边缘的天线单元10包括位于第一边缘的第一边缘天线单元111以及位于第二边缘的第二边缘天线单元112,其中,第一边缘天线单元111仅靠近第二辐射单元32的一侧具有相邻的另一天线单元10,第二边缘天线单元112仅靠近第一辐射单元31的一侧具有相邻的另一天线单元10。

进一步地,第一边缘天线单元111远离第一边缘的一侧设有与该第一边缘天线单元111相邻的另一天线单元10。第一边缘天线单元111包括一个耦合部20,该耦合部20与相邻的另一天线单元10的耦合部20形成耦合电容。具体地,第一边缘天线单元111包括相背离的第一端部311和第二端部321,第一端部311设于该第一边缘天线单元111的第一辐射体313,第二端部321设于该第一边缘天线单元111的第二辐射体323。其中,第一边缘天线单元111的第一端部311包括第一游离端3111,该第一游离端311位于毫米波阵列天线100的边缘,其不与其他天线单元10耦合;第一边缘天线单元111的第二端部321设有耦合部20,该耦合部20与相邻的天线单元10的耦合部20之间形成耦合电容。

第二边缘天线单元112远离第二边缘的一侧设有与该第二边缘天线单元112相邻的另一天线单元10。第二边缘天线单元112包括一个耦合部20,该耦合部20与相邻的另一天线单元10的耦合部20形成耦合电容。具体地,第二边缘天线单元112包括相背离的第一端部311和第二端部321,第一端部311设于该第一边缘天线单元111的第一辐射体313,第二端部321设于该第一边缘天线单元111的第二辐射体323。其中,第二边缘天线单元112的第一端部311设有耦合部20,该耦合部20与相邻的天线单元10的耦合部20之间形成耦合电容,第二边缘天线单元112的第二端部321包括第二游离端3112,该第二游离端3112位于毫米波阵列天线100的边缘,其不与其他天线单元10耦合。

本实施例中,该毫米波阵列天线100还可以包括寄生天线单元60,该寄生天线单元60设置于边缘天线单元110的一侧,以用于增强边缘天线单元110的阻抗匹配性能。具体而言,该寄生天线单元60可以设置在第一边缘天线单元111以及第二边缘天线单元112中的至少一个,以增强该第一边缘天线单元111与第二边缘天线单元112中的至少一个阻抗匹配特性。

请继续参阅图25,作为另一种实施方式,该寄生天线单元60可以同时设置在第一边缘天线单元111和第二边缘天线单元112。寄生天线单元60为两个,两个寄生天线单元60与两个边缘天线单元110一一对应设置,且每个寄生天线单元60设于对应的边缘天线单元110远离其他天线单元10的一侧。具体而言,两个寄生天线单元60包括第一寄生天线单元61以及第二寄生天线单元62。其中,第一寄生天线单元61设置于第一边缘天线单元111的第一端部311,具体设置于该第一端部311的第一游离端3111。本实施例中,该第一寄生天线单元61与第一边缘天线单元111一体成型,也即第一寄生天线单元61与该第一边缘天线单元111的第一辐射体313一体成型,因此该第一边缘天线单元111的第一辐射体313长度相较于第一边缘天线单元111的第二辐射体323长度更长。第二寄生天线单元62设置于第二边缘天线单元112的第二端部321,具体设置于该第二端部321的第二游离端3112。本实施例中,该第二寄生天线单元62与第二边缘天线单元112一体成型,也即第二寄生天线单元62与该第二边缘天线单元112的第二辐射体323一体成型,因此该第二边缘天线单元112的第二辐射体323长度相较于第二边缘天线单元112的第一辐射体313长度更长。如此设置,能够同时提升该第一边缘天线单元111和第二边缘天线单元112的阻抗匹配性能。

请参阅图26,作为一种实施方式,该寄生天线单元60可以设置于第一边缘天线单元111或第二边缘天线单元112。以寄生天线单元60设置于第一边缘天线单元111为例,寄生天线单元60设置于第一边缘天线单元111的第一端部311,具体设置于该第一端部311的第一游离端3111。本实施例中,该寄生天线单元60与第一边缘天线单元111一体成型,也即寄生天线单元60与该第一边缘天线单元111的第一辐射体313一体成型,因此该第一边缘天线单元111的第一辐射体313长度相较于第一边缘天线单元111的第二辐射体323长度更长。如此设置,能够提升该第一边缘天线单元111的阻抗匹配性能。

请参阅图26,寄生天线单元60设置于第二边缘天线单元112的第二端部321,具体设置于该第二端部321的第二游离端3112。本实施例中,该寄生天线单元60与第二边缘天线单元112一体成型,也即寄生天线单元60与该第二边缘天线单元112的第二辐射体323一体成型,因此该第二边缘天线单元112的第二辐射体323长度相较于第二边缘天线单元112的第一辐射体313长度更长。如此设置,能够提升该第二边缘天线单元112的阻抗匹配性能。

在一些实施方式中,该毫米波阵列天线100中的多个天线单元10可以呈圆周排布,此时第一边缘天线单元111的第一游离端3111可以与第二边缘天线单元112的第二游离端3112耦合而形成耦合电容,进而无需在第一边缘天线单元111与第二边缘天线单元112上设置寄生天线单元60也能够保证第一边缘天线单元111和第二边缘天线单元112的阻抗匹配性能。

本申请实施例提供的毫米波阵列天线包括依次排布设置的多个天线单元,其中每个天线单元设有耦合部,其通过至少一个天线单元的耦合部与相邻的另一天线单元的耦合部形成耦合电容,使相邻的天线单元之间彼此发生耦合,并使得毫米波阵列天线的尺寸减小,实现该毫米波阵列天线的小型化。

以上所述,仅是本申请的较佳实施例而已,并非对本申请作任何形式上的限制,虽然本申请已以较佳实施例揭示如上,然而并非用以限定本申请,任何本领域技术人员,在不脱离本申请技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案内容,依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰,均仍属于本申请技术方案的范围内。

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