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天线模组及电子设备的制作方法

2022-12-09 19:48:39 来源:中国专利 TAG:
1.本技术涉及天线
技术领域
:,具体涉及一种天线模组及电子设备。
背景技术
::2.目前,第三代合作伙伴计划(3rdgenerationpartnershipproject,3gpp)标准在5g新空口(newradio,nr)中定义了fr1和fr2两种频段范围,其中,fr1表示低频频段,fr2表示毫米波高频频段。相较于2g/3g/4g天线,5gfr1天线面临以下两个挑战:(1)5gfr1天线新增频段600mhz~700mhz,造成单个天线设计难度提升。(2)要保证5g高速传输速率,天线至少需满足4*4的多输入多输出(multiple-inputmultiple-output,mimo)架构。3.然而,对于空间有限的电子设备而言,布置mimo架构的多个天线,设计难度较大。尤其是设计频段为600mhz~960mhz的低频天线,由于低频天线的长度通常是高频天线的3~4倍,导致在空间有限的电子设备上布置mimo架构的低频天线阵列,面临极大挑战。技术实现要素:4.鉴于此,本技术提供一种天线模组及电子设备,能够在不新增天线数量和占用额外空间的情况下,使天线模组新增低频频段的效能。5.本技术一实施例的天线模组包括第一天线单元和第二天线单元,第一匹配电路,第一馈电点及第二馈电点;所述第一匹配电路电连接所述第一天线单元和所述第二天线单元,所述第一匹配电路用以延长电流信号的传输路径,以增加所述第一天线单元和所述第二天线单元的等效电长度;所述第一馈电点电连接至所述第一天线单元,用以为所述第一天线单元馈入电流信号;所述第二馈电点电连接至所述第二天线单元,用以为所述第二天线单元馈入电流信号。6.在其中一种实施方式中,所述天线模组还包括第一调谐电路和第二调谐电路,所述第一天线单元通过所述第一调谐电路接地,所述第二天线单元通过所述第二调谐电路接地。7.在另一种实施方式中,所述第一天线单元支持低频模态、中频模态及高频模态,所述第二天线单元支持中频模态及高频模态。8.在另一种实施方式中,所述第一匹配电路为低通滤波电路,所述第一匹配电路用以增加所述第二天线单元的等效电长度,使得所述第二天线单元还支持所述低频模态。9.在另一种实施方式中,所述第一调谐电路包括调谐元件和开关电路,所述开关电路根据控制指令执行闭合或断开动作,使得所述调谐元件与所述第一天线单元连通或断开连接,从而调整所述第一天线单元的带宽。10.在另一种实施方式中,所述天线模组还包括第三天线单元和第四天线单元,第二匹配电路,第三馈电点及第四馈电点;所述第二匹配电路电连接所述第三天线单元和所述第四天线单元,所述第二匹配电路用以延长电流信号的传输路径,以增加所述第三天线单元和所述第四天线单元的等效电长度;所述第三馈电点电连接至所述第三天线单元,用以为所述第三天线单元馈入电流信号;所述第四馈电点电连接至所述第四天线单元,用以为所述第四天线单元馈入电流信号。11.在另一种实施方式中,所述天线模组还包括第三调谐电路和第四调谐电路,所述第三天线单元通过所述第三调谐电路接地,所述第四天线单元通过所述第四调谐电路接地。12.在另一种实施方式中,所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元及所述第四天线单元分别设置于电子设备的四个角,以共同构成多输入多输出架构。13.在另一种实施方式中,所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元及所述第四天线单元均支持600mhz~960mhz的5g低频频段。14.本技术一实施例的电子设备包括本技术实施例的天线模组。15.本技术通过第一匹配电路将第一天线单元和第二天线单元整合在一起,从而使得两个天线单元均可工作于低频模态、中频模态及高频模态,有效地增加了天线模组的整个工作频宽。另外,本技术通过调谐电路对天线单元进行调谐,能够调整天线单元的低频带宽。再者,本技术还通过第二匹配电路将第三天线单元和第四天线单元整合在一起,从而使得四个天线单元均可工作于低频模态、中频模态及高频模态,有效地增加了天线模组的整个工作频宽,且无需额外增加天线设计空间,便可使得电子设备具备5gfr1新增频段(即600mhz~700mhz)的通信功能。附图说明16.图1是本技术一实施方式的天线模组的示意图。17.图2是本技术一实施方式的匹配电路的电路图。18.图3是本技术一实施方式的调谐电路的电路图。19.图4是多种开关状态下一个天线单元的s11参数的曲线图。20.图5是一个天线单元的电压驻波比(voltagestandingwaveratio,vswr)曲线图。21.图6是本技术另一实施方式的天线模组的示意图。22.主要元件符号说明23.100,600天线模组24.200电子设备25.11-14第一天线单元至第四天线单元26.61-62第五天线单元至第六天线单元27.15-16第一匹配电路至第二匹配电路28.63第三匹配电路29.101-104第一调谐电路至第四调谐电路30.601-602第五调谐电路至第六调谐电路31.105-108第一馈电点至第四馈电点32.603-604第五馈电点至第六馈电点33.17接地部34.201开关电路35.l1-l5第一电感至第五电感36.c1-c2第一电容至第二电容37.k1-k4第一开关至第四开关具体实施方式38.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术,所描述的实施例仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。39.请参阅图1,图1为本技术一实施方式的天线模组100的示意图。所述天线模组100应用于电子设备200。所述电子设备200通过所述天线模组100收发多频段的无线信号,以实现无线通信。40.所述电子设备200包括,但不限于,智能电话、平板电脑、个人计算机(personalcomputer,pc)、电子书阅读器、工作站、服务器、个人数字助理(personaldigitalassistant,pda)、便携式多媒体播放器(portablemultimediaplayer,pmp)、移动医疗设备、相机和可穿戴设备中的至少一个。所述可穿戴设备包括附件类型(例如,手表、戒指、手镯、脚链、项链、眼镜、隐形眼镜或头戴式设备(head-mounteddevice,hmd))、织物或服装集成类型(例如,电子服装)、身体安装类型(例如,皮肤垫或纹身)以及生物可植入类型(例如,可植入电路)中的至少一种。41.所述天线模组100包括以下四个天线单元:第一天线单元11、第二天线单元12、第三天线单元13及第四天线单元14。42.所述天线模组100还包括以下两个匹配电路:第一匹配电路15及第二匹配电路16。其中,所述第一匹配电路15电连接所述第一天线单元11与所述第二天线单元12。所述第一匹配电路15用以延长电流信号的传输路径,以增加所述第一天线单元11和所述第二天线单元12的等效电长度。所述第二匹配电路16电连接所述第三天线单元13与所述第四天线单元14。所述第二匹配电路16用以延长电流信号的传输路径,以增加所述第三天线单元13和所述第四天线单元14的等效电长度。43.所述天线模组100还包括以下四个调谐电路:第一调谐电路101、第二调谐电路102、第三调谐电路103及第四调谐电路104。其中,所述第一天线单元11通过所述第一调谐电路101接地,所述第二天线单元12通过所述第二调谐电路102接地,所述第三天线单元13通过所述第三调谐电路103接地,所述第四天线单元14通过所述第四调谐电路104接地。44.所述天线模组100还包括以下四个馈电点:第一馈电点105、第二馈电点106、第三馈电点107及第四馈电点108。其中,所述第一馈电点105电连接至所述第一天线单元11,用以为所述第一天线单元11馈入电流信号。所述第二馈电点106电连接至所述第二天线单元12,用以为所述第二天线单元12馈入电流信号。所述第三馈电点107电连接至所述第三天线单元13,用以为所述第三天线单元13馈入电流信号。所述第四馈电点108电连接至所述第四天线单元14,用以为所述第四天线单元14馈入电流信号。45.在其中一种实施方式中,所述天线模组100可设置接地部17(例如电子设备200的中框),以通过所述接地部17接地。所述天线模组100可电连接于一电路板(图未示),以从所述电路板馈入电流信号。46.可以理解,所述天线模组100也可设置于其它载体上,以及通过其它方式进行馈电及接地。例如,所述天线模组100可直接设置于所述电路板上,并通过所述电路板进行馈电及接地。或者,所述天线模组100可通过所述电子设备200的金属壳体(例如金属背板和/或上述所述的中框)接地。47.在本实施例中,所述四个天线单元分别设置于所述电子设备200的四个角上,并构成4*4的多输入多输出(multiple-inputmultiple-output,mimo)架构。例如,所述第一天线单元11设置于所述电子设备200的左上角,所述第二天线单元12设置于所述电子设备200的右上角,所述第三天线单元13设置于所述电子设备200的左下角,所述第四天线单元14设置于所述电子设备200的右下角。48.可以理解,本技术实施例并不限定所述四个天线单元的形状、结构及类型。49.在其中一种实施方式中,所述第一天线单元11的电长度大于所述第二天线单元12的电长度。所述第一天线单元11支持低频模态、中频模态及高频模态,所述第二天线单元12支持中频模态及高频模态。50.在另一种实施方式中,所述第三天线单元13的电长度大于所述第四天线单元14的电长度。所述第三天线单元13支持低频模态、中频模态及高频模态,所述第四天线单元14支持中频模态及高频模态。51.在其中一种实施方式中,所述第一天线单元11与所述第三天线单元13的形状及结构相同,所述第二天线单元12与所述第四天线单元14的形状及结构相同。所述天线模组100为上下对称结构。52.在本实施例中,所述低频模态的频段为600mhz~960mhz。所述中频模态的频段为1710mhz~2170mhz。所述高频模态的频段为2300mhz~2690mhz。53.在本实施例中,所述第二天线单元12通过所述第一匹配电路15连接所述第一天线单元11。其中,来自于所述第一馈电点105的第一电流信号可通过以下两条路径传输:第一路径,所述第一电流信号通过所述第一天线单元11和所述第一匹配电路15传输至所述第二天线单元12,再通过所述第二调谐电路102传输至地;第二路径,所述第一电流信号通过所述第一天线单元11和所述第一调谐电路101传输至地。显然,所述第一路径的长度大于所述第二路径的长度。由此可见,通过在所述第一天线单元11与所述第二天线单元12之间连接所述第一匹配电路15,能够增加所述第一天线单元11的等效电长度,从而增加所述第一天线单元11的工作频宽。54.同理,来自于所述第二馈电点106的第二电流信号可通过以下两条路径传输:第三路径,所述第二电流信号通过所述第二天线单元12和所述第一匹配电路15传输至所述第一天线单元11,再通过所述第一调谐电路101传输至地;第四路径,所述第二电流信号通过所述第二天线单元12和所述第二调谐电路102传输至地。显然,所述第三路径的长度大于所述第四路径的长度。由此可见,通过在所述第一天线单元11与所述第二天线单元12之间连接所述第一匹配电路15,能够增加所述第二天线单元12的等效电长度,使得在天线电长度上不支持低频模态的所述第二天线单元12也可以工作于所述低频模态。55.在本实施例中,所述第四天线单元14通过所述第二匹配电路16连接所述第三天线单元13。其中,来自于所述第三馈电点107的第三电流信号也可以通过两条路径传输:第五路径,所述第三电流信号通过所述第三天线单元13和所述第二匹配电路16传输至所述第四天线单元14,再通过所述第四调谐电路104传输至地;第六路径,所述第三电流信号通过所述第三天线单元13和所述第三调谐电路103传输至地。显然,所述第五路径的长度大于所述第六路径的长度。由此可见,通过在所述第三天线单元13与所述第四天线单元14之间连接所述第二匹配电路16,能够增加所述第三天线单元13的等效电长度,从而增加所述第三天线单元13的工作频宽。56.同理,来自于所述第四馈电点108的第四电流信号也可以通过两条路径传输:第七路径,所述第四电流信号通过所述第四天线单元14和所述第二匹配电路16传输至所述第三天线单元13,再通过所述第三调谐电路103传输至地;第八路径,所述第四电流信号通过所述第四天线单元14和所述第四调谐电路104传输至地。显然,所述第七路径的长度大于所述第八路径的长度。由此可见,通过在所述第三天线单元13与所述第四天线单元14之间连接所述第二匹配电路16,能够增加所述第四天线单元14的等效电长度,使得在天线电长度上不支持低频模态的所述第四天线单元14也可以工作于所述低频模态。57.在本实施例中,所述第一匹配电路15与所述第二匹配电路16均为低通滤波电路。所述低通滤波电路用于过滤频率高于960mhz的信号。所述第一匹配电路15用以增加所述第二天线单元12的等效电长度,使得所述第二天线单元12支持所述低频模态。所述第二匹配电路16用以增加所述第四天线单元14的等效电长度,使得所述第四天线单元14支持所述低频模态。在其中一个实施例中,所述第一匹配电路15与所述第二匹配电路16的结构相同,下面以所述第一匹配电路15的电路结构为例加以说明。58.在其中一种实施方式中,请参阅图2,所述第一匹配电路15包括第一电感l1、第一电容c1及第二电容c2。所述第一电容c1电连接于所述第一天线单元11与所述第一电感l1。所述第二电容c2电连接于所述第二天线单元12与所述第一电感l1。所述第一电容c1和所述第二电容c2均接地。59.其中,所述第一电感l1的取值为16.2nh~16.8nh。所述第一电容c1和所述第二电容c2的取值为3.0pf~3.6pf。60.在本实施例中,所述第一匹配电路15可过滤频率高于960mhz的信号,以使得来自于所述第二馈电点106的第二电流信号中的低频成分通过所述第一匹配电路15传输至所述第一天线单元11。61.可以理解,本技术并不限制所述第一匹配电路15与所述第二匹配电路16的电路结构,任何能够过滤频率高于960mhz的信号的低通滤波电路均可适用于所述第一匹配电路15与所述第二匹配电路16。62.在本实施例中,所述第一调谐电路101用以调整所述第一天线单元11的低频带宽,所述第二调谐电路102用以调整所述第二天线单元12的低频带宽,所述第三调谐电路103用以调整所述第三天线单元13的低频带宽,所述第四调谐电路104用以调整所述第四天线单元14的低频带宽。63.在其中一个实施例中,所述第一调谐电路101,所述第二调谐电路102,所述第三调谐电路103与所述第四调谐电路104的结构相同。当然,本技术并不限制所述四个调谐电路的电路结构。下面以所述第一调谐电路101的结构为例加以说明。64.在其中一种实施方式中,请参阅图3,所述第一调谐电路101包括开关电路201、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5。所述开关电路201包括以下四个开关:第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4。所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4的一端均电连接于所述第一天线单元11。所述第一开关k1至第四开关k4的另一端分别通过相应的电感接地。例如,所述第一开关k1的另一端通过所述第二电感l2接地,所述第二开关k2的另一端通过所述第三电感l3接地,所述第三开关k3的另一端通过所述第四电感l4接地,所述第四开关k4的另一端通过所述第五电感l5接地。65.其中,所述第二电感l2与所述第三电感l3的取值为4nh~8nh。所述第四电感l4与所述第五电感l5的取值为12nh~20nh。66.在其中一种实施方式中,所述第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5的取值依次递增。可以理解,电感的取值越大,所述第一天线单元11的等效电长度就越长,低频频段的下限值也相应越小。67.在本实施例中,所述第一调谐电路101通过所述开关电路201控制所述第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5与所述第一天线单元11连通或断开,以调整所述第一调谐电路101的电感值,从而调整所述第一天线单元11的低频带宽。68.具体地,所述开关电路201可以根据控制指令来控制所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4闭合或打开。69.在其中一种实施方式中,如表1所示,控制指令可以由传输至所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4的信号来触发。例如,当传输至所述第一开关k1的信号为高电平时,所述第一开关k1闭合。当传输至所述第一开关k1的信号为低电平时,所述第一开关k1打开。70.表1根据控制指令调整低频带宽的情况71.控制指令开关状态低频带宽(mhz)0x01k4闭合,k1、k2、k3打开700~7200x02k3闭合,k1、k2、k4打开720~7500x04k2闭合,k1、k2、k4打开750~8000x06k2、k3闭合,k1、k4打开800~8500x07k2、k3、k4闭合,k1打开850~9000x0fk1、k2、k3、k4闭合900~96072.当所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4均闭合时,所述第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5均与所述第一天线单元11连通,所述第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5均并联连接。此时,所述第一调谐电路101的电感值最小,低频频段的下限值相应最大。73.当所述第四开关k4闭合,其余开关均打开时,所述第五电感l5与所述第一天线单元11连通。此时,所述第一调谐电路101的电感值最大,低频频段的下限值相应最小。74.当所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4均打开时,所述第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4及第五电感l5均与所述第一天线单元11断开。此时,所述第一调谐电路101不工作。75.请一并参阅图4与表1,图4为多种开关状态下所述第一天线单元11的s11参数的曲线图。将所述第一天线单元11等效成一个二端口网络,一端接输入信号,另一端接输出信号。如果以port1作为信号的输入端口,port2作为信号的输出端口,则所述s11参数是指回波损耗,即从输出端口port2反射回输入端口port1的能量损耗。当控制指令为0x02(参表1)时,即所述第三开关k3闭合,其余开关均打开时,低频频段的下限值达到730mhz。当控制指令为0x04时,所述第二开关k2闭合,其余开关均打开,低频频段的下限值达到770mhz。当控制指令为0x06时,所述第二开关k2与所述第三开关k3均闭合,所述第一开关k1与所述第四开关k4均打开,低频频段的下限值达到820mhz。当控制指令为0x07时,所述第一开关k1打开,其余开关均闭合,低频频段的下限值达到880mhz。76.在本实施例中,所述第一开关k1、第二开关k2、第三开关k3及第四开关k4均为单刀单掷(singlepolesinglethrow,spst)开关。77.可以理解,在其它实施方式中,所述开关电路201也可以包括更多或者更少的开关,或者使用不同的开关类型。例如,所述开关电路201可以包括两个单刀双掷(singlepoledoublethrow,spdt)开关或者一个单刀四掷(sp4t)开关。78.可以理解,所述第一调谐电路101也可以包括更多或者更少的电感,或者具有其它不同的调谐元件配置。79.请参阅图5,图5为所述天线模组100中一个天线单元的电压驻波比(voltagestandingwaveratio,vswr)曲线图。显然,在所述天线模组100中,所述第一天线单元11与所述第二天线单元12可通过所述第一匹配电路15整合在一起,所述第三天线单元13与所述第四天线单元14可通过所述第二匹配电路16整合在一起,从而使得所述天线模组100的所述四个天线单元均可工作于低频模态、中频模态及高频模态,有效地增加了所述天线模组100的整个工作频宽,且无需额外增加天线设计空间,便可使得所述电子设备200具备5gfr1新增频段(即600mhz~700mhz)的通信功能。80.在本实施例中,所述四个天线单元均可为2g/3g/4g/5g天线,用于收发2g、3g、4g、5g频段的无线信号。所述2g/3g/4g/5g天线可根据电子设备200的设计要求,呈现多种不同的结构。81.请参阅图6,图6为本技术另一实施方式的天线模组600的示意图。本实施例与上述实施例之区别在于,本实施例的所述天线模组600为两天线架构。82.具体地,所述天线模组600包括以下两个天线单元:第五天线单元61和第六天线单元62。83.所述天线模组600还包括第三匹配电路63,所述第三匹配电路63电连接所述第五天线单元61与所述第六天线单元62。所述第三匹配电路63用以延长电流信号的传输路径,以增加所述第五天线单元61与所述第六天线单元62的等效电长度。84.所述天线模组600还包括以下两个调谐电路:第五调谐电路601和第六调谐电路602。其中,所述第五天线单元61通过所述第五调谐电路601接地,所述第六天线单元62通过所述第六调谐电路602接地。85.所述天线模组600还包括以下两个馈电点:第五馈电点603和第六馈电点604。其中,所述第五馈电点603电连接至所述第五天线单元61,用以为所述第五天线单元61馈入电流信号。所述第六馈电点604电连接至所述第六天线单元62,用以为所述第六天线单元62馈入电流信号。86.在本实施例中,所述第五天线单元61和所述第六天线单元62分别设置于电子设备200相同一侧的两个角上,并构成2*2的天线架构。例如,所述第五天线单元61设置于所述电子设备200的左上角,所述第六天线单元62设置于所述电子设备200的右上角。87.可以理解,所述天线模组100的具体实施方式也适用于本实施例的所述天线模组600,此处不再赘述。88.上面结合附图对本技术实施例作了详细说明,但是本技术不限于上述实施例,在所属
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:普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本技术宗旨的前提下做出各种变化。当前第1页12当前第1页12
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