CN112768937B - 高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面，涉及天线技术领域，该高隔离度相控阵天线模块包括电路板和多个阵列设置在电路板上的辐射单元，相邻两个辐射单元之间设置有第一寄生单元，第一寄生单元用于优化相邻两个辐射单元间的隔离度。通过在相邻的辐射单元之间设置第一寄生单元，从而优化了相邻两个辐射单元间的隔离度，避免了辐射单元之间相互影响，优化了组阵后的相控阵天线的性能。相较于现有技术，本发明优化了辐射单元之间的隔离度，提升了天线性能，同时避免了复杂的开孔工艺，工艺简单且成本低。

Description

高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面。

背景技术

AiP(Antennas in Package)天线在手机天线或可穿戴智能设备上的应用一般为全向天线，或小范围进行波束扫描使用，单元数量较少一般比如1x4，或者2x2，或者4x4。对相邻单元间的隔离度并没有明确的要求，一般按照一半波长的间距进行组阵。按照该间距进行组阵，相邻单元间的隔离度通常为-12dB～-15dB，如果在相邻单元间增加隔离孔，可将相邻单元间的隔离度优化至-17dB～-20dB；但是由于AiP为封装天线，若非特别情况，一般不进行增加隔离孔，增加隔离孔会增加工艺复杂度，成本也会有所增加。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面，其能够优化相邻单元间的隔离度，同时工艺简单，工艺成本低。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种高隔离度相控阵天线模块，包括电路板和多个阵列设置在所述电路板上的辐射单元，相邻两个所述辐射单元之间设置有第一寄生单元，所述第一寄生单元用于优化相邻两个所述辐射单元间的隔离度。

在可选的实施方式中，每个所述第一寄生单元上设置有延伸至所述电路板表面的第一间隙槽，所述第一间隙槽将所述第一寄生单元分隔成两个第一贴片，两个所述第一贴片相对设置在所述第一间隙槽的两侧。

在可选的实施方式中，两个所述第一贴片相对的一侧设置有第二间隙槽，两个所述第二间隙槽向着相互背离的方向延伸，每个所述第二间隙槽均与所述第一间隙槽连通。

在可选的实施方式中，所述第一间隙槽的延伸方向与相邻的两个所述辐射单元的中心连线相平行，所述第二间隙槽的延伸方向与所述第一间隙的延伸方向相垂直。

在可选的实施方式中，所述第一间隙槽的宽度大于所述第二间隙槽的宽度。

在可选的实施方式中，所述电路板的边缘还设置有多个第二寄生单元，所述第二寄生单元设置在多个所述辐射单元的外侧。

在可选的实施方式中，所述第二寄生单元上设置有延伸至所述电路板表面的第三间隙槽，所述第三间隙槽将所述第二寄生单元分隔成两个第二贴片，两个所述第二贴片相对设置在所述第三间隙槽的两侧。

在可选的实施方式中，两个所述第二贴片相对的一侧设置有第四间隙槽，两个所述第四间隙槽向着相互背离的方向延伸，每个所述第四间隙槽均与所述第三间隙槽连通，并向外延伸至所述电路板的边缘。

在可选的实施方式中，所述第一寄生单元在垂直于相邻的两个所述辐射单元的中心连线的方向上的宽度与对应相邻的两个所述辐射单元的宽度相同；所述第二寄生单元在平行于所述电路板边缘的方向上的宽度与对应的所述辐射单元的宽度相同。

第二方面，本发明提供一种相控阵天线阵面，包括多个如前述实施方式任一项所述的高隔离度相控阵天线模块，多个所述电路板拼接在一起，相邻两个所述电路板之间具有安装缝隙。

本发明实施例的有益效果包括，例如：

本发明提供的高隔离度相控阵天线模块和相控阵天线阵面，通过在相邻的辐射单元之间设置第一寄生单元，从而优化了相邻两个辐射单元间的隔离度，避免了辐射单元之间相互影响，优化了组阵后的相控阵天线的性能。相较于现有技术，本发明优化了辐射单元之间的隔离度，提升了天线性能，同时避免了复杂的开孔工艺，工艺简单且成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的高隔离度相控阵天线模块的结构示意图；

图2为图1中Ⅱ的局部放大示意图；

图3为本发明第二实施例提供的相控阵天线阵面的结构示意图。

图标：100-高隔离度相控阵天线模块；110-电路板；130-辐射单元；150-第一寄生单元；151-第一贴片；153-第一间隙槽；155-第二间隙槽；170-第二寄生单元；171-第二贴片；173-第三间隙槽；175-第四间隙槽；200-相控阵天线阵面；210-安装缝隙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术中所公开的，现有的常规的Aip(Antennas in Package)天线模块，单元数量一般较少，一般是1x4，或者2x2，或者4x4，这种单元数量较小的情况下，一般对于单元之间的隔离度并没有要求。然而，在进行拼接形成阵面时，例如形成64通道阵列时，则需要考虑单元间的隔离度。现有技术中，通常是采用开孔的工艺实现隔离，即在相邻的单元间开有密集的金属化通孔，以优化相邻单元间的隔离度。

然而，由于AiP为封装天线，若非特别情况，一般不进行增加隔离孔，增加隔离孔通常需要在基板上进行打孔动作，并且需要电镀金属层，以实现隔离孔的金属化，故增加隔离孔会增加工艺复杂度，成本也会有所优化。

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型的高隔离度相控阵天线模块，无需打孔即能够实现增加隔离度的目的，节约了成本。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

第一实施例

参见图1至图3，本实施例提供了一种高隔离度相控阵天线模块100，其能够优化相邻单元间的隔离度，同时无需打孔，工艺简单，工艺成本低。

本实施例提供的高隔离度相控阵天线模块100，包括电路板110和多个阵列设置在电路板110上的辐射单元130，相邻两个辐射单元130之间设置有第一寄生单元150，第一寄生单元150用于优化相邻两个辐射单元130间的隔离度。

在本实施例中，第一寄生单元150不与电路板110下方的馈电单元电连接，通过在相邻的两个辐射单元130之间增设第一寄生单元150，能够有效优化两个辐射单元130间的隔离度，避免相邻的两个辐射单元130之间相互影响。

需要说明的是，本实施例中电路板110为PCB板，多个辐射单元130阵列设置在电路板110的表面。具体地，本实施例中高隔离度相控阵天线模块100为4x4通道，即单个电路板110上设置有4x4排布的16个辐射单元130，16个辐射单元130阵列分布在电路板110的表面，相邻两个辐射单元130间设置有第一寄生单元150。第一寄生单元150位于相邻两个辐射单元130的中间位置，并与相邻两个辐射单元130的距离相同，电路板110上一共有24个第一寄生单元150，呈3横3纵分布在电路板110上的16个辐射单元130之间，使得每两个辐射单元130之间设置有一个第一寄生单元150。当然，此处辐射单元130和第一寄生单元150的数量仅仅是举例说明，对于其他例如1x4或者2x2通道的高隔离度相控阵天线模块100，在此不再详细描述。

在本实施例中，每个第一寄生单元150上设置有延伸至电路板110表面的第一间隙槽153，第一间隙槽153将第一寄生单元150分隔成两个第一贴片151，两个第一贴片151相对设置在第一间隙槽153的两侧。具体地，第一间隙槽153贯穿第一寄生单元150，并向下延伸至电路板110的表面，并将第一寄生单元150分隔成对称设置的两个第一贴片151，两个第一贴片151能够实现对相邻辐射单元130的隔离作用。

在本实施例中，两个第一贴片151相对的一侧设置有第二间隙槽155，两个第二间隙槽155向着相互背离的方向延伸，每个第二间隙槽155均与第一间隙槽153连通。具体地，第二间隙槽155向下延伸至电路板110的表面，且在水平方向上第二间隙槽155并未贯穿第一贴片151，使得第一贴片151呈现C字形，且两个第一贴片151对称设置在第一间隙槽153的两侧。

需要说明的是，本实施例中第一贴片151通过刻蚀工艺形成，具体地，通过图案化后形成第一间隙槽153和第二间隙槽155，从而形成对称设置的两个第一贴片151。

在本实施例中，第一间隙槽153的延伸方向与相邻的两个辐射单元130的中心连线相平行，第二间隙槽155的延伸方向与第一间隙的延伸方向相垂直。具体地，两个第二间隙槽155对称分布在第一间隙槽153的两侧，并且第一间隙槽153与两个第二间隙槽155形成十字形开槽结构。

在本实施例中，第一寄生单元150在垂直于相邻的两个辐射单元130的中心连线的方向上的宽度与对应相邻的两个辐射单元130的宽度相同。具体地，两个第一贴片151相互远离的端部之间的距离与辐射单元130的宽度相同，使得两个第一贴片151分布与辐射单元130的两个侧边相平齐。

需要说明的是，本实施例中两个辐射单元130的中心连线，指的是相邻两个辐射单元130的几何中心的连线，具体地，该连线穿过对应的第一间隙槽153，并且与第一间隙槽153的中心线相重合。

在本实施例中，第一间隙槽153的宽度大于第二间隙槽155的宽度。具体地，第一间隙槽153的宽度由仿真软件确定，用于隔离度的深度调节，即对于不同隔离度的要求，设定不同宽度的第一间隙槽153。第二间隙槽155的宽度也由仿真软件确定，可用于频率调节，与第一间隙槽153共同作用，从而优化了相邻辐射单元130之间的隔离度。

在本实施例中，电路板110的边缘还设置有多个第二寄生单元170，第二寄生单元170设置在多个辐射单元130的外侧。具体地，靠近电路板110的边缘设置的辐射单元130的外侧均设置有第二寄生单元170，在本实施例中第二寄生单元170也为16个，均匀分布在电路板110的四周边缘处，并与外围的辐射单元130相对应。

需要说明的是，本实施例中多个辐射单元130的外侧，指的是辐射单元130远离电路板110中心点的一侧。具体地，由于本实施例中辐射单元130采用4x4通道，故其中4个辐射单元130位于内层，12个辐射单元130位于外层，外层围设在内层周围，多个第二寄生单元170分布在外层的外侧，即16个第二寄生单元170围设在外层周围，并靠近电路板110的边缘设置。

在本实施例中，第二寄生单元170上设置有延伸至电路板110表面的第三间隙槽173，第三间隙槽173将第二寄生单元170分隔成两个第二贴片171，两个第二贴片171相对设置在第三间隙槽173的两侧。具体地，第三间隙槽173贯穿第二寄生单元170，并向下延伸至电路板110的表面，且第三间隙槽173将第二寄生单元170分隔成对称设置的两个第二贴片171，在拼接形成相控阵天线阵面时，电路板110上的两个第二贴片171能够与相邻的电路板110上的两个第二贴片171共同作用，实现相邻电路板110上的辐射单元130的隔离作用。

需要说明的是，本实施例中第三间隙槽173的宽度与第一间隙槽153的宽度相同，其同样由仿真软件确定，用于隔离度的深度调节，即对于不同隔离度的要求，设定不同宽度的第三间隙槽173。

在本实施例中，两个第二贴片171相对的一侧设置有第四间隙槽175，两个第四间隙槽175向着相互背离的方向延伸，每个第四间隙槽175均与第三间隙槽173连通，并向外延伸至电路板110的边缘。具体地，第四间隙槽175开设在第二贴片171远离同一电路板110上辐射单元130的一侧，第四间隙槽175为开放式间隙槽，用于在拼接时与相邻电路板110上的第四间隙槽175相拼接。同时，在水平方向上，第四间隙槽175并未贯穿第二贴片171，从而使得第二贴片171呈现L型，方便与相邻的第二贴片171相拼接。

需要说明的是，本实施例中第二贴片171与对应的辐射单元130之间的距离，与第一贴片151与对应的辐射单元130之间的距离相同，从而使得第二贴片171和第一贴片151均匀分布在辐射单元130的四周，使得隔离效果更好。

还需要说明的是，本实施例中第四间隙槽175的宽度与组阵后形成的相控阵天线阵面上的安装缝隙210的宽度有关，具体地，可以根据仿真软件确定，第四间隙槽175的宽度用于调节频率，优选地，第四间隙槽175的宽度的2倍加上安装缝隙210的宽度等于第二间隙槽155的宽度，结合第三间隙槽173的宽度与第一间隙槽153的宽度相同，从而使得相邻两个电路板110上的辐射单元130之间的隔离度与同一电路板110上的辐射单元130之间的隔离度相同，即每个辐射单元130四周的寄生结构相同，使得每个通道内的辐射性能保持一致，并优化了辐射单元130之间的隔离度。

在本实施例中，第二寄生单元170在平行于电路板110边缘的方向上的宽度与对应的辐射单元130的宽度相同。具体地，两个第二贴片171相互远离的端部之间的距离与辐射单元130的宽度相同，使得两个第二贴片171分布与辐射单元130的两个侧边相平齐。

综上所述，本实施例提供了一种高隔离度相控阵天线模块100，通过在相邻的辐射单元130之间设置第一寄生单元150，从而优化了相邻两个辐射单元130间的隔离度，避免了辐射单元130之间相互影响，同时在电路板110的边缘设置第二寄生单元170，使得组阵后相邻的两个电路板110上的辐射单元130之间的隔离度得以优化，进而优化了组阵后的相控阵天线的性能，同时无需采用打孔工艺，降低了工艺难度，节省了成本。

第二实施例

请继续参见图3，本实施例提供了一种相控阵天线阵面200，包括多个高隔离度相控阵天线模块100，其中高隔离度相控阵天线模块100的基本结构和原理及产生的技术效果和第一实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考第一实施例中相应内容。

本实施例提供的相控阵天线阵面200，包括多个高隔离度相控阵天线模块100，高隔离度相控阵天线模块100包括电路板110和多个阵列设置在电路板110上的辐射单元130，相邻两个辐射单元130之间设置有第一寄生单元150，第一寄生单元150用于优化相邻两个辐射单元130间的隔离度。电路板110的边缘还设置有多个第二寄生单元170，第二寄生单元170设置在多个辐射单元130的外侧。多个电路板110拼接在一起，相邻两个电路板110之间具有安装缝隙210。

在本实施例中，相邻电路板110上的两个第二寄生单元170相互拼接，从而能够优化相邻电路板110上的辐射单元130间的隔离度，使得组阵后每两个相邻的辐射单元130间的隔离度都得到优化。

本实施例提供的相控阵天线阵面200，通过在相邻的辐射单元130之间设置第一寄生单元150，从而优化了相邻两个辐射单元130间的隔离度，避免了辐射单元130之间相互影响，同时在电路板110的边缘设置第二寄生单元170，使得组阵后相邻的两个电路板110上的辐射单元130之间的隔离度得以优化，进而优化了组阵后的相控阵天线阵面200的性能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高隔离度相控阵天线模块，其特征在于，包括电路板和多个阵列设置在所述电路板上的辐射单元，相邻两个所述辐射单元之间设置有第一寄生单元，所述第一寄生单元用于优化相邻两个所述辐射单元间的隔离度；

每个所述第一寄生单元上设置有延伸至所述电路板表面的第一间隙槽，所述第一间隙槽用于将所述第一寄生单元分隔成两个对称设置的第一贴片，两个所述第一贴片相对设置在所述第一间隙槽的两侧；两个所述第一贴片相对的一侧设置有第二间隙槽，两个所述第二间隙槽向着相互背离的方向延伸，每个所述第二间隙槽均与所述第一间隙槽连通；

其中，所述第一间隙槽的宽度用于隔离度的深度调节，所述第二间隙槽的宽度用于频率调节，所述第一间隙槽和所述第二间隙槽共同作用以优化相邻辐射单元之间的隔离度；

所述电路板的边缘还设置有多个第二寄生单元，所述第二寄生单元设置在多个所述辐射单元的外侧；所述第二寄生单元上设置有延伸至所述电路板表面的第三间隙槽，所述第三间隙槽将所述第二寄生单元分隔成两个第二贴片，两个所述第二贴片相对设置在所述第三间隙槽的两侧；两个所述第二贴片相对的一侧设置有第四间隙槽，两个所述第四间隙槽向着相互背离的方向延伸，每个所述第四间隙槽均与所述第三间隙槽连通，并向外延伸至所述电路板的边缘。

2.根据权利要求1所述的高隔离度相控阵天线模块，其特征在于，所述第一间隙槽的延伸方向与相邻的两个所述辐射单元的中心连线相平行，所述第二间隙槽的延伸方向与所述第一间隙的延伸方向相垂直。

3.根据权利要求1所述的高隔离度相控阵天线模块，其特征在于，所述第一间隙槽的宽度大于所述第二间隙槽的宽度。

4.根据权利要求1所述的高隔离度相控阵天线模块，其特征在于，所述第一寄生单元在垂直于相邻的两个所述辐射单元的中心连线的方向上的宽度与对应相邻的两个所述辐射单元的宽度相同；所述第二寄生单元在平行于所述电路板边缘的方向上的宽度与对应的所述辐射单元的宽度相同。

5.一种相控阵天线阵面，其特征在于，包括多个如权利要求1-4任一项所述的高隔离度相控阵天线模块，多个所述电路板拼接在一起，相邻两个所述电路板之间具有安装缝隙。