一种天线模组及电子设备的制作方法

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种天线模组及电子设备。

背景技术：

5g作为全球业界的研发焦点，旨在提供高传输速率、低延迟的移动性能水平，毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5g超高数据传输速率的主要手段，因此，毫米波频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障。

5g频段中的26ghz(24.25-27.5ghz)和28ghz(27.5-29.5ghz)可以满足高流量和用户密度的需求，特别是26ghz频段，具有超过3ghz的连续频谱。

然而，由于毫米波频段电磁波剧烈的空间损耗，利用毫米波频段的无线通信天线系统需要采用相控阵的架构，以提高天线模组的增益和带宽。

平面vivaldi天线是常见的具有宽频带和高增益的天线形式，也是毫米波天线的不二选择。但是，平面vivaldi天线受其结构限制，很难实现大规模组阵装配。

因此，有必要提供一种天线模组及电子设备，以实现较高的增益和较大的带宽。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天线模组及电子设备，以满足增益和带宽的需求。

本发明的技术方案如下：

一种天线模组，包括电路板和设于所述电路板上的至少一个辐射单元；所述电路板用于形成系统地，所述电路板上设有至少一个槽以在所述电路板上形成馈电端口，外部馈电网络通过所述馈电端口对所述辐射单元进行馈电；所述辐射单元包括两个分别对称设置于所述槽宽度方向两侧的非平面辐射臂；

每个所述辐射臂包括贴合于所述电路板的第一侧壁、设于所述第一侧壁的一端且与所述第一侧壁垂直的第二侧壁、设于所述第一侧壁的另一端且与所述第一侧壁垂直的第三侧壁以及沿所述第三侧壁远离所述第一侧壁的一端向所述第二侧壁渐变弯曲形成的第四侧壁，所述第四侧壁远离所述第三侧壁的一端与所述第二侧壁连接，所述第三侧壁沿垂直于所述第一侧壁的方向的长度小于所述第二侧壁沿垂直于所述第一侧壁的方向的长度；两个所述辐射臂的所述第三侧壁相对设置。

进一步地，所述第四侧壁包括连接于所述第三侧壁且呈指数渐变弯曲的弯曲面和连接于所述弯曲面与所述第二侧壁之间且与所述第一侧壁平行的导向面。

进一步地，所述槽为矩形槽，两个所述辐射臂之间的距离与所述槽的宽度相等。

进一步地，所述天线模组还包括设于所述电路板背离所述辐射单元的一侧的背腔，所述背腔设于所述槽的下方。

进一步地，所述天线模组包括多个辐射单元，所述电路板包括第一侧面，多个所述辐射单元设于所述第一侧面上且在所述第一侧面分别沿第一方向和第二方向呈阵列分布，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述电路板上设有多个所述槽以在所述电路板上形成多个馈电端口，所述馈电端口与所述辐射单元一一对应。

进一步地，相邻两个辐射单元的一侧相抵触，相邻两个背腔的一侧相抵触。

进一步地，所述天线模组还包括设于所述电路板上的移相单元，每个所述辐射单元均与所述移相单元电连接。

进一步地，所述移相单元包括若干移相芯片，每四个相邻的辐射单元与一个移相芯片对应电连接，其中，所述四个辐射单元在所述第一侧面上沿所述第一方向和所述第二方向呈2*2阵列分布。

进一步地，所述四个辐射单元中的每个辐射单元的与其他三个辐射单元相邻的辐射臂的第一侧壁上开设凹槽，所述四个辐射单元的四个凹槽与所述电路板形成用于容置所述移相芯片的容置腔。

本发明还提供一种电子设备，包括上述的天线模组。

本发明的有益效果在于：通过在电路板上设置至少一个辐射单元，在电路板上设置至少一个槽形成馈电端口，辐射单元包括两个分别对称设置于槽宽度方向两侧的非平面辐射臂，每个辐射臂包括贴合于电路板的第一侧壁、设于第一侧壁的一端且与第一侧壁垂直的第二侧壁、设于第一侧壁的另一端且与第一侧壁垂直的第三侧壁以及沿第三侧壁远离第一侧壁的一端向第二侧壁渐变弯曲形成的第四侧壁，第四侧壁远离第三侧壁的一端与第二侧壁连接，第三侧壁沿垂直于第一侧壁的方向的长度小于第二侧壁沿垂直于第一侧壁的方向的长度；两个辐射臂的第三侧壁相对设置，提高天线模组的增益，增大天线模组的带宽。

【附图说明】

图1为本发明第一实施例提供的天线模组的示意图；

图2为本发明第一实施例提供的天线模组的沿a-a方向的截面图；

图3为本发明第二实施例提供的天线模组的示意图；

图4为本发明第二实施例提供的天线模组的辐射单元的侧视图；

图5为本发明第二实施例提供的天线模组的局部仰视图；

图6为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组的反射系数曲线图；

图7为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组的增益曲线图；

图8为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组的辐射效率曲线图；

图9为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组的3d方向图；

图10为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组在phi＝0°平面内，26ghz的增益曲线图；

图11为本发明实施例提供的单个辐射单元的天线模组在phi＝90°平面内，26ghz的增益曲线图；

图12为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组的3d方向图；

图13为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元没有相差时的增益曲线图；

图14为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元没有相差时，在phi＝0°平面内，26ghz的增益曲线图；

图15为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元没有相差时，在phi＝90°平面内，26ghz的增益曲线图；

图16为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在phi＝0°平面内，26ghz时，按dolph-chebyshev振幅分布和等幅的增益曲线对比图；

图17为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组的各辐射单元具有相差时在phi＝0°平面内的增益曲线图。

图中：1、电路板；11、槽；12、第一侧面；2、辐射单元；20、辐射臂；21、第一侧壁；211、凹槽；212、容置腔；22、第二侧壁；23、第三侧壁；24、第四侧壁；241、弯曲面；242、导向面；3、背腔；4、移相单元；41、移相芯片。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

如图1-2所示，本发明第一实施例提供的天线模组，包括电路板1和设于电路板1上的至少一个辐射单元2；电路板1用于形成系统地，电路板1上设有至少一个槽11以在电路板1上形成馈电端口，外部馈电网络通过该馈电端口对辐射单元2进行馈电，辐射单元2包括两个分别对称设置于槽宽度方向两侧的非平面辐射臂20。两个辐射臂20可以通过设置于电路板1上的微带线与外部馈电网络连接，也可以通过分别连接同轴线的内导线和外导线与外部馈电网络连接。

需要说明的是，该槽11可以是贯穿所述电路板1厚度方向的贯通槽，但当所述电路板包括多层导电层时，所述槽11也可以是设于某一导电层的槽。

每个辐射臂20包括贴合于电路板1的第一侧壁21、设于第一侧壁21的一端且与第一侧壁21垂直的第二侧壁22、设于第一侧壁21的另一端且与第一侧壁21垂直的第三侧壁23以及沿第三侧壁23远离第一侧壁21的一端向第二侧壁22渐变弯曲形成的第四侧壁24，第四侧壁24远离第三侧壁23的一端与第二侧壁22连接，第三侧壁23沿垂直于第一侧壁21的方向的长度小于第二侧壁22沿垂直于第一侧壁21的方向的长度；两个辐射臂20的第三侧壁23相对设置。两个辐射臂20垂直于电路板1，便于与其他辐射单元2拼接形成相控阵列，提高天线模组的增益，增大天线模组的带宽。

其中，第四侧壁24包括连接于第三侧壁23且呈指数渐变弯曲的弯曲面241和连接于弯曲面241与第二侧壁22之间且与第一侧壁21平行的导向面242，从而在辐射臂20的端部形成平面结构，便于多个辐射单元2的组装。

优选地，槽11为矩形槽，两个辐射臂20之间的距离与槽11的宽度相等，槽11的宽度为0.5毫米。槽11的长度小于辐射臂20沿槽11方向的长度，槽11的长度为5.5毫米。

优选地，天线模组还包括设于电路板1背离辐射单元2的一侧的背腔3，背腔3设于槽11的下方。背腔3完全覆盖于槽11上，防止槽11引起的漏电，减小辐射单元2的背向辐射，从而减小后瓣电平，增加天线模组增益。

如图3所示，本发明第二实施例提供的天线模组包括多个辐射单元2，电路板1包括第一侧面12，多个辐射单元2设于第一侧面12上且在第一侧面12分别沿第一方向和第二方向呈阵列分布，第一方向和第二方向垂直，图3中，第一方向和第二方向分别为x轴方向和y轴方向。其中，背腔3设于电路板1的背离第一侧面12的一侧，电路板1上设有多个槽11以在电路板1上形成多个馈电端口，馈电端口与辐射单元2一一对应，辐射单元2的截面和背腔3的截面均为矩形，且辐射单元2的外轮廓和背腔3的外轮廓在电路板1上的投影重合，相邻两个辐射单元2的一侧相抵触，相邻两个背腔3的一侧相抵触，便于组装形成阵列。优选地，本发明第二实施例提供的天线模组包括64个辐射单元2，64个辐射单元2呈8*8的阵列排布。

如图3-5所示，天线模组还包括设于电路板1上的移相单元4，每个辐射单元2均与移相单元4电连接，移相单元4用于为各辐射单元2提供相差，以在所需的覆盖角度内引导天线模组的辐射模式,以保持发射机和接收机之间的视距通信不中断，增加总增益。具体的，移相单元4用于使各辐射单元2的相位按一定规律分布，从而形成高增益波束，并且通过相移的改变使得波束在一定空间范围内扫描，在所需的覆盖角度内引导天线模组的辐射模式,以保持运用该天线模组的发射机和接收机之间的视距通信不间断，从而提高其可靠性。

移相单元4包括若干移相芯片41，每四个相邻的辐射单元2与一个移相芯片41对应电连接，其中，四个辐射单元2在第一侧面12上沿第一方向和第二方向呈2*2阵列分布，电路板1的第一侧面12为矩形，第一方向和第二方向分别为第一侧面12的长度方向和宽度方向。其中，四个辐射单元中的每个辐射单元2的与其他三个辐射单元2相邻的辐射臂20的第一侧壁21上开设凹槽211，四个辐射单元2的四个凹槽211与电路板1形成用于容置移相芯片41的容置腔212，容置腔212位于四个辐射单元的中心位置。在辐射臂20上形成容置腔212，对移相芯片41起到屏蔽作用，减少移相芯片41对辐射单元2的干扰，提高通讯可靠性，且利于移相芯片41的散热。

图6为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组的反射系数曲线图，天线模组在26ghz频段内的反射系数小于-15db。

图7为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组的增益曲线图，天线模组在26ghz频段内的增益大于9.65db。

图8为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组的辐射效率曲线图，天线模组在26ghz频段内的辐射效率大于97％。

图9为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组的增益的3d图；图10为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组在phi＝0°平面内，26ghz的增益曲线图，最大增益超过10dbi；图11为本发明实施例提供的单个辐射单元2的天线模组在phi＝90°平面内，26ghz的增益曲线图，最大增益超过10dbi。

图12为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组的3d方向图；图13为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元2没有相差时的增益曲线图，在26ghz频段内的增益大于27.5db；图14为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元没有相差时，在phi＝0°平面内，26ghz的增益曲线图，最大增益将近30dbi；图15为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在各辐射单元没有相差时，在phi＝90°平面内，26ghz的增益曲线图，最大增益将近30dbi。

图16为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组在phi＝0°平面内，26ghz时，按dolph-chebyshev振幅分布和等幅的增益曲线对比图，可以看出，当输入信号满足dolph-chebyshev振幅分布时，可以降低天线模组的旁瓣电平。

图17为本发明实施例提供的8*8阵列排布的天线模组的各辐射单元2具有相差时在phi＝0°平面内的增益曲线图，图中示出了在相差下，扫描角分别为0°、10°、20°和30°时的增益曲线。可以看出，天线模组能够从θ＝-30°至θ＝30°(总覆盖60°)范围内保持高于24dbi的增益。

本发明还提供一种电子设备，包括本发明提供的上述的天线模组。

本发明提供的天线模组及电子设备，通过在电路板1上设置至少一个辐射单元2，在电路板1上设置至少一个槽11形成馈电端口，辐射单元2包括两个分别对称设置于槽宽度方向两侧的非平面辐射臂20，每个辐射臂20包括贴合于电路板1的第一侧壁21、设于第一侧壁21的一端且与第一侧壁21垂直的第二侧壁22、设于第一侧壁21的另一端且与第一侧壁21垂直的第三侧壁23以及沿第三侧壁23远离第一侧壁21的一端向第二侧壁渐变弯曲形成的第四侧壁24，第四侧壁24远离第三侧壁23的一端与第二侧壁22连接，第三侧壁23沿垂直于第一侧壁21的方向的长度小于第二侧壁22沿垂直于第一侧壁21的方向的长度；两个辐射臂20的第三侧壁23相对设置，提高天线模组的增益，增大天线模组的带宽。

以上所述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。