阵列天线、天线模组及电子设备的制作方法

本技术涉及通信，尤其涉及一种阵列天线、天线模组及电子设备。

背景技术：

1、现有技术中，阵列天线通过多个辐射体实现mimo(multiple-in multiple-out，多进多出)系统，能够在不增加带宽的情况下，成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。为了保证阵列天线的辐射性能，阵列天线的多个辐射体的间距需要在一定的尺寸范围内。但是，现有的辐射体的结构设计不合理，使得阵列天线占据的空间过大，挤占了电子设备的其他部件的空间，并且不利于电子设备的小型化，难以满足用户的需求。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供了一种阵列天线、天线模组及电子设备。本技术提供的阵列天线在满足多个辐射体的间距在一定的尺寸范围内的前提下，通过合理地设计多个辐射体的结构排布方式，实现多个辐射体的紧凑排列，并减小阵列天线的占据空间，从而能够为电子设备的其他部件留出更多的空间；此外，阵列天线占据空间小，还有利于电子设备的小型化。

2、第一方面，本技术提供一种阵列天线。本技术提供的阵列天线包括第一辐射体、第二辐射体和介质板，第一辐射体和第二辐射体固定于介质板且间隔设置，第一辐射体至少工作于第一频段，第二辐射体至少工作于第二频段，第一频段内的任一频率均高于第二频段内的任一频率；第一辐射体包括沿第一方向排布的第一子辐射体和第二子辐射体，第一辐射体和第二辐射体沿第二方向排布，第二方向垂直于第一方向；第二辐射体的一部分，在第一方向上位于第一子辐射体和第二子辐射体之间。

3、在本技术中，第一辐射体工作于较高的第一频段，第二辐射体工作于较低的第二频段。工作于较高频段的第一辐射体的尺寸小于工作于较低频段的第二辐射体的尺寸。本技术将尺寸较小的第一辐射体拆分为两个子辐射体(第一子辐射体和第二子辐射体)，两个子辐射体的排布方式灵活，通过设计两个子辐射体和第二辐射体的相对位置，能够减小第一辐射体和第二辐射体共同占据的空间。此外，与将尺寸较大的第二辐射体拆分为两个子辐射体的方案相比，本技术的方案中的阵列天线占据的平面空间较小。

4、此外，第一子辐射体和第二子辐射体沿第一方向排布，且第二辐射体的一部分位于第一子辐射体和第二子辐射体之间，能够通过第一辐射体和第二辐射体在第一方向及平行于第二方向上的空间复用，来减小阵列天线区域在第一方向及平行于第二方向上的尺寸，实现多个辐射体的紧凑排列，从而减小阵列天线所需的平面空间。其中，第二方向为第一辐射体的几何中心指向第二辐射体的几何中心的方向。

5、一些实现方式中，第一子辐射体和第二子辐射体均呈条形；第一子辐射体具有靠近第二辐射体的第一端和远离第二辐射体的第二端，第二子辐射体具有靠近第二辐射体的第三端和远离第二辐射体的第四端，第二端和第四端在第一方向上的间距小于第一端和第三端在第一方向上的间距，第二辐射体的一部分位于第一端与第三端之间。

6、在本实现方式中，第一子辐射体的延伸方向与第二子辐射体的延伸方向之间存在不为零的夹角，且第二端和第四端的间距小于第一端和第三端的间距，在第一端和第三端之间留出空间，使得第二辐射体的一部分能够位于第一端和第三端之间，实现了第一辐射体和第二辐射体在平行于第二方向上的空间复用，从而能够减小阵列天线区域在平行于第二方向上的尺寸，实现多个辐射体的紧凑排列，以减小阵列天线所需的平面空间。

7、一些实现方式中，第一子辐射体的延伸方向垂直于第二子辐射体的延伸方向。

8、在本实现方式中，通过设计馈电位置，能够使得第一子辐射体的极化方向平行于其延伸方向，且第二子辐射体的极化方向平行于其延伸方向。第一子辐射体的延伸方向垂直于第二子辐射体的延伸方向，则第一子辐射体的极化方向垂直于第二子辐射体的极化方向，从而能够提升第一子辐射体和第二子辐射体之间的隔离度，进一步提升阵列天线的辐射性能。

9、一些实现方式中，第一子辐射体的延伸方向与第二方向之间的夹角为45°。

10、在本实现方式中，能够在保证第一子辐射体和第二子辐射体的长度的基础上，使得第一子辐射体和第二子辐射体在第一方向和第二方向上的尺寸均较小，从而使得阵列天线区域在第一方向和第二方向上的尺寸均较小，实现多个辐射体的紧凑排列，减小阵列天线所需的平面空间。

11、一些实现方式中，第二辐射体具有依次连接的多条侧边，多条侧边包括第一侧边和第二侧边，第一侧边与第一子辐射体相对设置，并平行于第一子辐射体的延伸方向；第二侧边与第二子辐射体相对设置，并平行于第二子辐射体的延伸方向。

12、在本实现方式中，第二辐射体的第一侧边平行于第一子辐射体和第二子辐射体的延伸方向，使得第二辐射体与第一子辐射体之间的距离处处相等，第二辐射体的第二侧边平行于第二子辐射体的延伸方向，使得第二辐射体与第二子辐射体之间的距离处处相等，从而使得第一子辐射体和第二子辐射体能够尽可能地贴近第二辐射体，实现多个辐射体的紧凑排列，并进而减小阵列天线区域的尺寸和所需的平面空间。

13、一些实现方式中，阵列天线还包括第一寄生体，第一寄生体间隔地设置于第一辐射体背向介质板的一侧；和/或阵列天线还包括第二寄生体，第二寄生体间隔地设置于第二辐射体背向介质板的一侧。

14、一些实现方式中，第一子辐射体和/或第二子辐射体包括两个金属件，两个金属件之间存在间隙。

15、一些实现方式中，阵列天线还包括第一馈电件和第二馈电件，第一馈电件和第二馈电件均间隔地位于第二辐射体朝向介质板的一侧，以向第二辐射体馈入电信号；和/或阵列天线还包括第三馈电件，第三馈电件位于第一子辐射体朝向介质板的一侧，并且跨过间隙耦合于两个金属件，以向第一子辐射体馈入电信号。

16、一些实现方式中，阵列天线还包括固定于介质板的第三辐射体，第三辐射体和第一辐射体间隔地位于第二辐射体两侧，第三辐射体至少工作于第一频段；

17、第三辐射体包括沿第一方向排布的第三子辐射体和第四子辐射体，第二辐射体的一部分，在第一方向上位于第三子辐射体和第四子辐射体之间。

18、在本实现方式中，第三辐射体工作于较高的第一频段，第二辐射体工作于较低的第二频段。工作于较高频段的第三辐射体的尺寸小于工作于较低频段的第二辐射体的尺寸。本技术将尺寸较小的第三辐射体拆分为两个子辐射体(第三子辐射体和第四子辐射体)，两个子辐射体的排布方式灵活，通过设计两个子辐射体和第二辐射体的相对位置，能够减小第三辐射体和第二辐射体共同占据的空间。此外，与将尺寸较大的第二辐射体拆分为两个子辐射体的方案相比，本技术的方案中的阵列天线占据的平面空间较小。

19、此外，第三子辐射体和第四子辐射体沿第一方向排布，第二辐射体的一部分位于第三子辐射体和第四子辐射体之间，能够通过第三辐射体和第二辐射体在第一方向及平行于第二方向上的空间复用，减小阵列天线区域在第一方向及平行于第二方向上的尺寸，实现多个辐射体的紧凑排列，从而减小阵列天线所需的平面空间。

20、一些实现方式中，第三子辐射体和第四子辐射体均呈条形；第三子辐射体具有靠近第二辐射体的第五端和远离第二辐射体的第六端，第四子辐射体具有靠近第二辐射体的第七端和远离第二辐射体的第八端，第六端和第八端在第一方向上的间距小于第五端和第七端在第一方向上的间距，第二辐射体的一部分位于第五端和第七端之间。

21、在本实现方式中，第三子辐射体的延伸方向与第四子辐射体的延伸方向之间存在不为零的夹角，且第六端和第八端的间距小于第五端和第七端的间距，在第五端和第七端之间留出空间，使得第二辐射体的一部分能够位于第三辐射体的第五端和第七端之间，实现了第三辐射体和第二辐射体在平行于第二方向上的空间复用，从而能够进一步减小阵列天线区域在平行于第二方向上的尺寸，实现多个辐射体的紧凑排列，以进一步减小阵列天线所需的平面空间。

22、一些实现方式中，第一辐射体和第三辐射体关于虚拟的对称轴呈轴对称分布，虚拟的对称轴平行于第一方向且经过第二辐射体的几何中心。

23、在本实现方式中，第三辐射体和第一辐射体关于虚拟的对称轴呈轴对称分布，能够有效提高阵列天线的扫描对称性，从而使得阵列天线具备较佳的扫描性能。

24、一些实现方式中，第一辐射体和第三辐射体的间距大于或等于0.4倍第一波长，且小于或等于0.6倍第一波长，第一波长为第一频段的中心频率对应的真空波长。第一辐射体和第三辐射体的间距指的是：第一辐射体在第二方向上的中线、与第三辐射体在第二方向上的中线之间的最小距离。

25、在本实现方式中，相邻的两个工作于第一频段的辐射体的间距在一定尺寸范围内，从而有效提升阵列天线在较高频段例如：第一频段的波束扫描的覆盖角，且能够避免阵列天线在工作频段范围内存在栅瓣。

26、一些实现方式中，第二辐射体与其两侧相邻的第一辐射体和第三辐射体组成天线单元，天线单元的数量为多个且沿第二方向间隔排布，第二方向为第一辐射体的几何中心指向第二辐射体的几何中心的方向；

27、每相邻的第一辐射体和第三辐射体的间距大于或等于0.4倍第一波长，且小于或等于0.6倍第一波长，第一辐射体和第三辐射体的间距指的是：第一辐射体在第二方向上的中线、与第三辐射体在第二方向上的中线之间的最小距离；每相邻的两个第二辐射体的间距大于或等于0.4倍第二波长，且小于或等于0.6倍第二波长，第二波长为第二频段的中心频率对应的真空波长，两个第二辐射体的间距指的是：两个第二辐射体在第二方向上的两条中线之间的最小距离。

28、在本实现方式中，每相邻的两个工作于第一频段的辐射体的间距在一定尺寸范围内，从而有效提升阵列天线在较高频段例如：第一频段的波束扫描的覆盖角，且能够避免阵列天线在工作频段范围内存在栅瓣。每相邻的两个工作于第二频段的辐射体的间距均在一定尺寸范围内，从而有效提升阵列天线在较低频段例如：第二频段的增益。

29、一些实现方式中，每相邻的第一辐射体和第三辐射体的间距等于0.5倍第一波长；和/或每相邻的两个第二辐射体的间距等于0.5倍第二波长。

30、在本实现方式中，工作于第一频段的辐射体以第一频段对应的真空半波长为间距周期排列，能够进一步提升阵列天线的波束扫描的覆盖角、且能够避免阵列天线在工作频段范围内存在栅瓣。工作于第二频段的辐射体以第二频段对应的真空半波长为间距周期排列，能够进一步提升阵列天线的波束扫描的覆盖角、且能够阵列天线在避免工作频段范围内存在栅瓣。

31、一些实现方式中，第一辐射体在第一方向上的尺寸小于或等于第二辐射体在第一方向上的尺寸。

32、在本实现方式中，通过设计第一子辐射体、第二子辐射体与第二辐射体之间的相对位置关系，能够使得第一辐射体在第一方向上的尺寸小于或等于第二辐射体在第一方向上的尺寸，从而减小阵列天线区域在第一方向上的尺寸，实现多个辐射体的紧凑排列，进一步减小阵列天线所需的平面空间。

33、一些实现方式中，阵列天线还包括固定于介质板的第四辐射体，第四辐射体至少工作于第一频段和第二频段，第四辐射体的数量为多个，多个第四辐射体与多个天线单元沿第二方向交替排布且间隔设置。

34、在本实现方式中，第四辐射体形成双频双极化共口径天线，至少可以工作于第一频段和第二频段。第四辐射体与天线单元交替排布，以满足阵列天线的多个辐射体的不等间距的排列需求。

35、一些实现方式中，每相邻的第四辐射体和第一辐射体的间距大于或等于0.4倍第一波长，且小于或等于0.6倍第一波长，第四辐射体和第一辐射体的间距指的是：第四辐射体在第二方向上的中线、与第一辐射体在第二方向上的中线之间的最小距离；每相邻的第四辐射体和第三辐射体的间距大于或等于0.4倍第一波长，且小于或等于0.6倍第一波长，第四辐射体和第三辐射体的间距指的是：第四辐射体在第二方向上的中线、与第三辐射体在第二方向上的中线之间的最小距离；每相邻的第四辐射体和第二辐射体的间距大于或等于0.4倍第二波长，且小于或等于0.6倍第二波长，第四辐射体和第二辐射体的间距指的是：第四辐射体在第二方向上的中线、与第二辐射体在第二方向上的中线之间的最小距离。

36、在本实现方式中，每相邻的两个工作于第一频段的辐射体的间距在一定尺寸范围内，从而有效提升阵列天线在较高频段(例如：第一频段)的波束扫描的覆盖角，且能够避免阵列天线在工作频段范围内存在栅瓣。每相邻的两个工作于第二频段的辐射体的间距均在一定尺寸范围内，从而有效提升阵列天线在较低频段(例如：第二频段)的增益。

37、一些实现方式中，每相邻的第四辐射体和第一辐射体的间距等于0.5倍第一波长，每相邻的第四辐射体和第三辐射体的间距等于0.5倍第一波长，每相邻的第四辐射体和第二辐射体的间距等于0.5倍第二波长。

38、在本实现方式中，工作于第一频段的辐射体以第一频段对应的真空半波长为间距周期排列，能够进一步提升阵列天线的波束扫描的覆盖角、且能够避免阵列天线在工作频段范围内存在栅瓣。工作于第二频段的辐射体以第二频段对应的真空半波长为间距周期排列，能够进一步提升阵列天线的波束扫描的覆盖角、且能够阵列天线在避免工作频段范围内存在栅瓣。

39、一些实现方式中，第二辐射体具有第一馈电端口和第二馈电端口，第一馈电端口和第二馈电端口均偏离第二辐射体的几何中心设置，且两者存在间隔。

40、在本实现方式中，第一馈电件与一个馈电线路连接，第二馈电件与另一个馈电线路连接，两个馈电线路共同向第二辐射体馈入信号，以形成双极化天线。

41、一些实现方式中，第一频段与第二频段均包括毫米波频段，第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值大于或等于1.4，且小于或等于2.6；

42、或者，第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值为2.0或2.5。

43、在本实现方式中，不同的比值对应不同的频段范围，应用于不同的通信系统。第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值为2.0，阵列天线可以应用于wi-fi(wireless fid elity，无线保真)、全球卫星定位系统(global positioning system，gps)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system，gnss)及2g全球移动通信系统中的一者或多者，2g为第二代移动通信技术(2nd generation mobilecommunication technology)的简称。第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值为2.5，阵列天线可以应用于4glte(long term evolution，lte)通信系统，4g为第四代移动通信技术(4th generation mobile communication technology)的简称。

44、一些实现方式中，第一频段与第二频段均包括毫米波频段，第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值大于或等于1.4且小于或等于1.6，例如：1.5。

45、在本实现方式中，第一频段的中心频率与第二频段的中心频率的比值大于或等于1.4且小于或等于1.6，阵列天线可以应用于5g毫米波(mm wave)通信系统和/或5g厘米波(sub-6)通信系统，5g为第五代移动通信技术(5th generation mobile communicationtechnology)的简称。

46、一些实现方式中，第一频段包括频段n259和/或频段n260，第二频段包括频段n257、频段n258及频段n261中的一者或多者。

47、在本实现方式中，阵列天线应用于5g毫米波通信系统。

48、一些实现方式中，第一频段为24.25ghz至29.5ghz，第二频段为37ghz至43.5ghz。

49、在本实现方式中，阵列天线应用于5g毫米波通信系统。

50、第二方面，本技术还提供一种天线模组。本技术提供的天线模组包括第一基板、芯片和阵列天线，阵列天线和芯片均连接于第一基板，且芯片与阵列天线电连接。

51、本技术提供的天线模组的阵列天线在满足多个辐射体的间距在一定的预设尺寸范围内的前提下，通过合理地设计多个辐射体的结构排布方式，减小阵列天线的占据空间，从而能够为电子设备的其他部件留出更多的空间；此外，阵列天线占据空间小，还有利于电子设备的小型化。

52、第三方面，本技术还提供一种电子设备。本技术提供的电子设备包括天线模组。

53、本技术提供的天线模组的阵列天线在满足多个辐射体的间距在一定的预设尺寸范围内的前提下，通过合理地设计多个辐射体的结构排布方式，减小阵列天线的占据空间，从而能够为电子设备的其他部件留出更多的空间；此外，阵列天线占据空间小，还有利于电子设备的小型化。