一体化双频介质谐振器天线模组及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种一体化双频介质谐振器天线模组及电子设备。


背景技术：

2.根据3gpp ts38.101-2 5g终端射频技术规范和tr38.817终端射频技术报告可知，5gmmwave频段有n257(26.5-29.5ghz)、n258(24.25-27.25ghz)、n260(37-40ghz)、n261(27.5-28.35ghz)以及新增的n259(39.5-43ghz)。显然，在5g毫米波移动终端通信中，可以用多组天线来实现覆盖上述频段，但是其必将减小终端空间，那么用单天线实现双频甚至多频特性，将简化集成天线的结构和设计流程。
3.一般而言，多频微带贴片天线是多数设计者首选，因为其具有结构简单、原理清晰以及性能可接受等优点。但是其需要复杂的介质基板叠层结构，并具有非一体式的双频实现方式等缺点，给目前5g毫米波双频天线的应用提出了挑战。
4.一般设计的5g终端毫米波天线是1
×
4单元，所以使用安装时需要4个分立式的介质谐振器，那么粘接固定时也需要4次，这种设计方式造成的天线性能仿真与实际误差较大。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种一体化双频介质谐振器天线模组及电子设备，可实现单体双频，且便于介质谐振器的安装。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种一体化双频介质谐振器天线模组，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括介质谐振器和第一连接部，所述介质谐振器包括大小不同的第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器通过所述第一连接部连接，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器之间存在间隔；所述介质基板插入各天线单元的第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的间隔中，且与各天线单元的第一介质谐振器和第二介质谐振器抵接；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。
7.进一步地，所述天线单元的数量为四个；还包括三个第二连接部，所述四个天线单元线性排列，且通过所述三个第二连接部依次相连；所述第二连接部的两端分别连接相邻的两个天线单元的第一介质谐振器或第二介质谐振器。
8.进一步地，所述第二连接部上涂覆有金属涂层。
9.进一步地，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状均为长方体，所述第一连接部呈u形，所述第一连接部的一端与所述第一介质谐振器的侧面连接，所述第一连接部的另一端与所述第二介质谐振器的侧面连接。
10.进一步地，所述第一连接部的数量为两个，两个第一连接部的一端分别与所述第一介质谐振器相对的两个侧面连接，两个第一连接部的另一端分别与所述第二介质谐振器
相对的两个侧面连接。
11.进一步地，所述第一连接部上涂覆有金属涂层。
12.进一步地，所述介质基板包括依次层叠的第一金属层、第一介质层、第二介质层、天线地层、第三介质层、第四介质层和第二金属层，所述第一金属层设有与各天线单元一一对应的第一馈电缝隙和第一信号输入口，所述第二金属层上设有与各天线单元一一对应的第二馈电缝隙和第二信号输入口；所述第一介质层中设有与各第一信号输入口一一对应且贯穿所述第一介质层的第一过孔，所述第四介质层中设有与各第二信号输入口一一对应且贯穿所述第四介质层的第二过孔；所述第一介质谐振器与所述第一金属层抵接，且覆盖所述第一馈电缝隙；所述第二介质谐振器与所述第二金属层抵接，且覆盖所述第二馈电缝隙；
13.所述天线单元还包括第一微带馈电线和第二微带馈电线，所述第一微带馈电线设置于所述第一介质层和第二介质层之间，所述第一微带馈电线的一端通过所述第一过孔与所述第一信号输入口连接，所述第一微带馈电线的另一端与所述第一馈电缝隙耦合；所述第二微带馈电线设置于所述第三介质层和第四介质层之间，所述第二微带馈电线的一端通过所述第二过孔与所述第二信号输入口连接，所述第二微带馈电线的另一端与所述第二馈电缝隙耦合。
14.进一步地，所述第一微带馈电线在所述第一金属层上的投影与所述第一馈电缝隙垂直相交；所述第二微带馈电线在所述第二金属层上的投影与所述第二馈电缝隙垂直相交。
15.进一步地，还包括第一射频芯片和第二射频芯片，所述第一射频芯片设置于所述第一金属层远离第一介质层的一面上，且分别与各第一信号输入口导通；所述第二射频芯片设置于所述第二金属层远离第四介质层的一面上，且分别与各第二信号输入口导通。
16.本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化双频介质谐振器天线模组。
17.本实用新型的有益效果在于：通过将各天线单元中的介质谐振器一体化设置，可以减少安装时的安装次数，从而减少安装时的不确定因素，方便量产；通过将介质基板设置于第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的间隔中，使得介质谐振器可通过自身结构与介质基板进行对位安装，可无需通过胶层粘接或焊接的方式将介质谐振器固定在介质基板上，可进一步提高安装的便利性；通过在每个天线单元中设计大小不同的两个介质谐振器，可覆盖两个不同的频段。本实用新型可以实现单体双频，减少设计复杂程度，且便于介质谐振器的安装，可以大幅度减少安装产生的误差。
附图说明
18.图1为本实用新型实施例一的一体化双频介质谐振器天线模组的侧面示意图；
19.图2为本实用新型实施例一的各天线单元的介质谐振器和第一连接部的结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例一的一体化双频介质谐振器天线模组的结构示意图；
21.图4为本实用新型实施例一的各天线单元的介质谐振器和第一连接部的侧面示意图；
22.图5为本实用新型实施例一的一体化双频介质谐振器天线模组的俯视示意图；
23.图6为本实用新型实施例一的一体化双频介质谐振器天线模组的仰视示意图；
24.图7为本实用新型实施例一的天线模组的s参数示意图；
25.图8为本实用新型实施例一的天线模组放入手机时的示意图。
26.标号说明：
27.1、介质基板；2、天线单元；3、第二连接部；4、金属涂层；
28.11、第一金属层；12、第一介质层；13、第二介质层；14、天线地层；15、第三介质层；16、第四介质层；17、第二金属层；18、第一过孔；19、第二过孔；
29.111、第一馈电缝隙；112、第一信号输入口；
30.171、第二馈电缝隙；172、第二信号输入口；
31.21、第一介质谐振器；22、第二介质谐振器；23、第一连接部；24、第一微带馈电线；25、第二微带馈电线。
具体实施方式
32.为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
33.请参阅图1，一种一体化双频介质谐振器天线模组，包括介质基板和至少一个的天线单元，所述天线单元包括介质谐振器和第一连接部，所述介质谐振器包括大小不同的第一介质谐振器和第二介质谐振器，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器通过所述第一连接部连接，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器之间存在间隔；所述介质基板插入各天线单元的第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的间隔中，且与各天线单元的第一介质谐振器和第二介质谐振器抵接；各天线单元中的介质谐振器依次相连且一体成型设置。
34.从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：可实现单体双频，且便于介质谐振器的安装。
35.进一步地，所述天线单元的数量为四个；还包括三个第二连接部，所述四个天线单元线性排列，且通过所述三个第二连接部依次相连；所述第二连接部的两端分别连接相邻的两个天线单元的第一介质谐振器或第二介质谐振器。
36.由上述描述可知，通过设置第二连接部连接各天线单元的介质谐振器，实现各天线单元的介质谐振器的一体化。
37.进一步地，所述第二连接部上涂覆有金属涂层。
38.由上述描述可知，可去除不同天线单元的介质谐振器之间的耦合。
39.进一步地，所述第一介质谐振器和第二介质谐振器的形状均为长方体，所述第一连接部呈u形，所述第一连接部的一端与所述第一介质谐振器的侧面连接，所述第一连接部的另一端与所述第二介质谐振器的侧面连接。
40.由上述描述可知，使得第一介质谐振器、第二介质谐振器和第一连接部可围合形成与介质基板适配的形状，便于介质基板插入第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的间隔中。
41.进一步地，所述第一连接部的数量为两个，两个第一连接部的一端分别与所述第一介质谐振器相对的两个侧面连接，两个第一连接部的另一端分别与所述第二介质谐振器相对的两个侧面连接。
42.由上述描述可知，使得第一介质谐振器、第二介质谐振器和第一连接部可围合形成封闭的方环形，避免插入其中空区域的介质基板从侧面滑出。
43.进一步地，所述第一连接部上涂覆有金属涂层。
44.由上述描述可知，可去除第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的耦合。
45.进一步地，所述介质基板包括依次层叠的第一金属层、第一介质层、第二介质层、天线地层、第三介质层、第四介质层和第二金属层，所述第一金属层设有与各天线单元一一对应的第一馈电缝隙和第一信号输入口，所述第二金属层上设有与各天线单元一一对应的第二馈电缝隙和第二信号输入口；所述第一介质层中设有与各第一信号输入口一一对应且贯穿所述第一介质层的第一过孔，所述第四介质层中设有与各第二信号输入口一一对应且贯穿所述第四介质层的第二过孔；所述第一介质谐振器与所述第一金属层抵接，且覆盖所述第一馈电缝隙；所述第二介质谐振器与所述第二金属层抵接，且覆盖所述第二馈电缝隙；
46.所述天线单元还包括第一微带馈电线和第二微带馈电线，所述第一微带馈电线设置于所述第一介质层和第二介质层之间，所述第一微带馈电线的一端通过所述第一过孔与所述第一信号输入口连接，所述第一微带馈电线的另一端与所述第一馈电缝隙耦合；所述第二微带馈电线设置于所述第三介质层和第四介质层之间，所述第二微带馈电线的一端通过所述第二过孔与所述第二信号输入口连接，所述第二微带馈电线的另一端与所述第二馈电缝隙耦合。
47.进一步地，所述第一微带馈电线在所述第一金属层上的投影与所述第一馈电缝隙垂直相交；所述第二微带馈电线在所述第二金属层上的投影与所述第二馈电缝隙垂直相交。
48.由上述描述可知，介质谐振器通过缝隙耦合的方式进行馈电。
49.进一步地，还包括第一射频芯片和第二射频芯片，所述第一射频芯片设置于所述第一金属层远离第一介质层的一面上，且分别与各第一信号输入口导通；所述第二射频芯片设置于所述第二金属层远离第四介质层的一面上，且分别与各第二信号输入口导通。
50.由上述描述可知，射频芯片用于为天线提供信号，第一介质谐振器和第二介质谐振器分别由不同的射频芯片提供信号。
51.本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的一体化双频介质谐振器天线模组。
52.实施例一
53.请参照图1-8，本实用新型的实施例一为：一体化双频介质谐振器天线模组，可应用于5g毫米波移动端或者毫米波小基站。
54.如图1所示，包括介质基板1和至少一个的天线单元2，本实施例中以包括四个天线单元2为例进行说明，四个天线单元2线性排列。
55.结合图2所示，每个天线单元2均包括介质谐振器和第一连接部23，其中，介质谐振器包括大小不同的第一介质谐振器21和第二介质谐振器22，本实施例中，第一介质谐振器21的大小大于第二介质谐振器22的大小；第一介质谐振器21和第二介质谐振器22通过第一连接部23连接，第一介质谐振器21和第二介质谐振器22之间存在间隔。
56.各天线单元2中的介质谐振器依次相连且一体成型设置；具体地，还包括第二连接部3，第二连接部3用于连接相邻的两个天线单元2的介质谐振器。由于本实施例的天线单元
2的数量为四个，因此第二连接部3的数量为三个，四个天线单元2通过三个第二连接部3依次相连。其中，第二连接部3的两端分别连接相邻的两个天线单元2的第一介质谐振器21或第二介质谐振器22。本实施例中，第二连接部3的两端分别连接相邻的两个天线单元2的第一介质谐振器21。
57.结合图3所示，介质基板1插入各天线单元2的第一介质谐振器21和第二介质谐振器22之间的间隔中，且与各天线单元2的第一介质谐振器21和第二介质谐振器22抵接。
58.本实施例中，第一介质谐振器21和第二介质谐振器22的形状均为长方体，第一连接部23呈u形。第一连接部23的数量为两个，两个第一连接部23的一端分别与第一介质谐振器21相对的两个侧面连接，两个第一连接部23的另一端分别与第二介质谐振器22相对的两个侧面连接，使得第一介质谐振器21、第二介质谐振器22和两个第一连接部23从侧面看可围合成封闭的方环形，如图4所示，介质基板1即位于该方环形的中空区域。优选地，介质基板的厚度与第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的距离相同，介质基板的宽度与两个第一连接部(u形的)底边之间的距离相同，使得介质基板可刚好嵌入该方环形的中空区域。
59.进一步地，如图1所示，第一连接部23上涂覆有金属涂层4，如涂覆铜层，以去除第一介质谐振21和第二介质谐振器22之间的耦合。第二连接部3上也涂覆有金属涂层4，以去除不同天线单元2的介质谐振器之间的耦合。
60.本实施例中，第一介质谐振器21的尺寸为3mm
×
3mm
×
0.85mm，第二介质谐振器22的尺寸为2.5mm
×
2.5mm
×
0.6mm；第一介质谐振器21和第二介质谐振器22的介电常数为21。通过优化第一介质谐振器和第二介质谐振器的尺寸，使第一介质谐振器和第二介质谐振器分别激发出5g毫米波中的28ghz和39ghz频段。
61.如图1所示，介质基板1包括依次层叠的第一金属层11、第一介质层12、第二介质层13、天线地层14、第三介质层15、第四介质层16和第二金属层17，各天线单元2的第一介质谐振器21与第一金属层11抵接，各天线单元2的第二介质谐振器22与第二金属层17抵接。
62.如图5所示，第一金属层11设有与各天线单元一一对应的第一馈电缝隙111和第一信号输入口112；各天线单元的第一介质谐振器21分别覆盖对应同一天线单元的第一馈电缝隙111。如图6所示，第二金属层17上设有与各天线单元一一对应的第二馈电缝隙171和第二信号输入口172；各天线单元的第二介质谐振器22分别覆盖对应同一天线单元的第二馈电缝隙171。
63.如图1所示，第一介质层12中设有与各第一信号输入口一一对应且贯穿第一介质层12的第一过孔18，第四介质层16中设有与各第二信号输入口一一对应且贯穿第四介质层的第二过孔19。
64.结合图5-6所示，天线单元2还包括第一微带馈电线24和第二微带馈电线25，第一微带馈电线24设置于第一介质层12和第二介质层13之间，第一微带馈电线24的一端通过第一过孔18与第一信号输入口112连接，另一端与第一馈电缝隙耦合；第二微带馈电线25设置于第三介质层15和第四介质层16之间，第二微带馈电线25的一端通过第二过孔19与第二信号输入口172连接，所述第二微带馈电线25的另一端与所述第二馈电缝隙171耦合。
65.进一步地，如图5所示，第一微带馈电线24在第一金属层11上的投影与第一馈电缝隙111垂直相交。如图6所示，第二微带馈电线25在第二金属层17上的投影与第二馈电缝隙171垂直相交。
66.本实施例中，对应同一天线单元的第一馈电缝隙和第二馈电缝隙的形状和尺寸相同且位置对应，即第一馈电缝隙在第二金属层上的投影与第二馈电缝隙重合。同理，对应同一天线单元的第一微带馈电线和第二微带馈电线的形状和尺寸相同且位置对应。
67.进一步地，还包括第一射频芯片(图中未示出)和第二射频芯片(图中未示出)，第一射频芯片设置于第一金属层11远离第一介质层12的一面上，且分别与各第一信号输入口121导通；第二射频芯片设置于第二金属层17远离第四介质层16的一面上，且分别与各第二信号输入口172导通。
68.其中，两个射频芯片分别用于为天线提供两个频段(28ghz和39ghz频段)的信号。射频芯片中包含的移相器和放大器等原件，移相器用于为天线单元间提供相位差以实现波束扫描的能力，放大器用于补偿移相器的损耗。
69.图7为本实施例的天线模组的s参数示意图，从图中可以看出，该天线模组覆盖了28ghz和39ghz双频段。
70.图8为本实施例的天线模组安装至移动设备(如手机)时的示意图，其中，工作频段为28ghz的dra(介质谐振器天线)负责屏幕前方空间覆盖，工作频段为39ghz的dra负责背壳后方空间覆盖。进一步地，当两个本实施例的天线模组一正一反地放置在移动设备中，将会实现整个空间双频段的覆盖。
71.本实施例可以实现单体双频，减少设计复杂程度，且一体化的设计可以大幅度减少安装对位产生的误差，提高介质谐振器安装的便利性。
72.综上所述，本实用新型提供的一体化双频介质谐振器天线模组及电子设备，通过将各天线单元中的介质谐振器一体化设置，可以减少安装时的安装次数，从而减少安装时的不确定因素，方便量产；通过将介质基板设置于第一介质谐振器和第二介质谐振器之间的间隔中，使得介质谐振器可通过自身结构与介质基板进行对位安装，可无需通过胶层粘接或焊接的方式将介质谐振器固定在介质基板上，可进一步提高安装的便利性；通过优化介质谐振器的尺寸，可覆盖5g毫米波中的28ghz和39ghz频段。本实用新型可以实现单体双频，减少设计复杂程度，且便于介质谐振器的安装，可以大幅度减少安装产生的误差。
73.以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。