一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备制造技术

本发明专利技术公开了一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列、主印刷电路板PCB、电池和金属中框，所述金属中框包括位于电子设备外观面的金属边框和起支撑和接地作用的大面积金属块，所述毫米波天线阵列设置于电子设备外观面的金属边框上；所述毫米波天线阵列由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。本发明专利技术可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降，提高了空间利用效率，且毫米波阵列天线加工简单，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。

An electronic device integrated with a new millimeter wave array antenna

【技术实现步骤摘要】
一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备
本专利技术涉及移动通讯领域，具体涉及一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备。
技术介绍
目前，随着5G(第五代移动通信)将在2020年左右实现商用，毫米波（millimeterwave）在移动通信设备上的应用也越来越受到重视。毫米波是指波长为毫米级别，频率为30～300GHz的电磁波，有带宽大、信道容量大的优势，可以更好地满足5G通讯对大数据流量的需求。当前，包括毫米波、5Gsub-6Ghz频段的智能手机相控阵波束形成、MIMO技术的研究和开发，已经引起人们的关注。终端设备中，常规毫米波天线包括片上天线（AoC）和封装天线（AiP）。片上天线（AoC）将辐射元件直接集成到射频芯片栈的后端去，在一个大小仅为几平方毫米的单一模块上，没有任何射频互连，和所有射频与基带功能的相互集成。在封装天线（AiP）中，天线是在一个单独基板上实现的，独立于RFIC芯片。该基板可以专门用于辐射元件及其馈送线，也可以起到包装收发器零件和异构集成的作用。但是，无论是片上天线（AoC）还是封装天线（AiP），由于都与芯片集成在一起，因此只能设置在主印刷电路板（PCB）上，导致其辐射方向只能朝向终端设备背部，容易被遮挡。如果将其立着放在终端设备四周，天线辐射方向性问题得到改善，但是芯片与主印刷电路板（PCB）的连接较为困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，毫米波阵列天线设置于金属边框的孔洞内，可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降，提高了空间利用效率，且毫米波阵列天线加工简单，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列、主印刷电路板PCB、电池和金属中框，所述金属中框包括位于电子设备外观面的金属边框和起支撑和接地作用的大面积金属块，所述毫米波天线阵列设置于电子设备外观面的金属边框上；所述毫米波天线阵列由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。作为一种优选，所述金属边框包括金属边框Ⅰ、金属边框Ⅱ、金属边框Ⅲ、金属边框Ⅳ，所述金属边框Ⅰ内设置有第一孔洞区域，所述第一孔洞区域将金属边框Ⅰ贯通，用于设置毫米波天线阵列。作为一种优选，所述第一孔洞区域为整个区域贯通或者部分区域贯通，四周是连续的金属或是在任意位置存在一个或多个断点的非封闭区域；所述第一孔洞区域形状为包括并不限于正多边形、圆形、环形或其它任意形状。作为一种优选，所述毫米波天线阵列的每个天线单元分别由一个辐射单元及一个寄生单元组成，所述寄生单元设置于辐射单元外围。作为一种优选，所述辐射单元设置有馈电点，所述寄生单元设置有接地点，所述辐射单元谐振在第一谐振频率，所述寄生单元耦合谐振在第二谐振频率；所述馈电点连接辐射单元与馈电焊盘并进行馈电，所述接地点连接寄生单元与接地焊盘以使其与地连接。作为一种优选，所述寄生单元可设置多层。作为一种优选，所述辐射单元和寄生单元的形状为包括并不限于正多边形、圆形、环形或其它任意形状。作为一种优选，所述毫米波天线阵列还包括位于电子设备外观面的天线层、用作支撑与隔离的非导电介质材料层，设于金属边内侧面的馈电点焊盘与接地焊盘。作为一种优选，所述电子设备外观面的金属边上还用于蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线的部分或全部辐射体。本专利技术所提供的电子设备包括并不限定于移动通信设备，如手机、可穿戴设备、车联网设备、无人机、平板电脑等。本专利技术馈电焊盘可分别通过改性聚酰亚胺（MPI）、液晶聚合物(LCP)或低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramicLTCC)等材质的柔性电路板（FPC）及附属设施，与天线馈电通路及电子设备主地相连。本专利技术的有益效果是:1、毫米波阵列天线设置于金属边框的孔洞内，可以实现毫米波阵列天线最佳辐射方向，避免毫米波阵列天线被周围器件或消费者使用时的环境遮挡导致性能下降。2、毫米波阵列天线可以与蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线等的部分或全部辐射体共存，提高了空间利用效率，减少额外的天线设置空间。3、毫米波阵列天线每个天线单元由辐射单元与寄生单元构成，可以谐振在多个工作频段内。4、毫米波阵列天线加工简单，馈电与接地实现方式简单，实现成本低。附图说明图1为本专利技术实施例的示意图。图2为本专利技术实施例的结构示意图。图3为本专利技术实施例金属边框Ⅰ的示意图。图4为本专利技术实施例毫米波阵列天线的示意图。图5为本专利技术实施例毫米波阵列天线单元的示意图。图6为本专利技术实施例毫米波阵列天线剖面图。下面结合附图对本专利技术做进一步说明。具体实施方式如附图1、图2、图3所示，一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列20、主印刷电路板PCB30、电池40和金属中框11，所述金属中框11包括位于电子设备外观面的金属边框和起支撑和接地作用的大面积金属块，所述金属边包括金属边框Ⅰ111、金属边框Ⅱ112、金属边框Ⅲ113、金属边框Ⅳ114，所述金属边框Ⅰ111内设置有第一孔洞区域21，所述第一孔洞区域21将金属边框Ⅰ111贯通，用于设置毫米波天线阵列20；所述第一孔洞区域21形状为长方形。所述金属边框111同时还可以是蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线等的部分或全部辐射体。所述毫米波天线阵列20还可以设置于金属中框11的金属边框Ⅱ112、金属边框Ⅲ113、金属边框Ⅳ114之上，其具体实施方法参考设置于金属边框Ⅰ111相关描述。如图4所示，所述毫米波天线阵列20由两个以上天线单元组成，所述毫米波天线阵列20的每个天线单元分别由一个辐射单元211及一个寄生单元212组成，所述寄生单元212设置于辐射单元211外围。作为一个具体实施例，本专利技术优化地给出一个由四单元做成的一字形毫米波天线阵列20，每个天线单元分别由矩形辐射单元211，及包围在矩形辐射单元211外围的非闭合方环型寄生单元212组成。所述矩形辐射单元211与非闭合方环型寄生单元212之间设置一定耦合距离并通过非导电介质材质填充。所述四单元一字形毫米波天线阵列20各单元之间预设一定距离，以保证天线之间足够的隔离度。所述毫米波天线阵列20各天线单元均位于电子设备10外观面，其与金属边111之间的空隙均通过非导电介质材质填充。本专利技术通过将所述20设置于金属边框Ⅰ111的第一孔洞区域21内，可以在在不影响其它诸如蜂窝天线、蓝牙天线、GPS天线、NFC天线、WIFI天线性能的情况下，实现毫米波阵列天线性能。确保毫米波阵列天线能够在所需方向上辐射不被遮挡。可选的，所述非导电介质材质还可以通过诸如真空镀等工艺，将毫米波天线阵列隐藏起来，从而实现外观的最优化设计。如图5所示，所述辐射单元211设置有馈电点213，所述寄生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列（20）、主印刷电路板PCB（30）、电池（40）和金属中框（11），其特征在于：所述金属中框（11）包括位于电子设备外观面的金属边框和起支撑和接地作用的大面积金属块，所述毫米波天线阵列（20）设置于电子设备外观面的金属边框上；所述毫米波天线阵列（20）由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，包括毫米波天线阵列（20）、主印刷电路板PCB（30）、电池（40）和金属中框（11），其特征在于：所述金属中框（11）包括位于电子设备外观面的金属边框和起支撑和接地作用的大面积金属块，所述毫米波天线阵列（20）设置于电子设备外观面的金属边框上；所述毫米波天线阵列（20）由两个以上天线单元组成，并按阵列形式排列。


2.如权利要求1所述的一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述金属边框包括金属边框Ⅰ（111）、金属边框Ⅱ（112）、金属边框Ⅲ（113）、金属边框Ⅳ（114），所述金属边框Ⅰ（111）内设置有第一孔洞区域（21），所述第一孔洞区域（21）将金属边框Ⅰ（111）贯通，用于设置毫米波天线阵列（20）。


3.如权利要求2所述的一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述第一孔洞区域（21）为整个区域贯通或者部分区域贯通，四周是连续的金属或是在任意位置存在一个或多个断点的非封闭区域；所述第一孔洞区域（21）形状为正多边形、圆形或菱形。


4.如权利要求1所述的一种集成新型毫米波阵列天线的电子设备，其特征在于：所述毫米波天线阵列（20）的每个天线单元分别由一个辐射单元（211）及一个寄生单元（212）组成，所述寄生单元（212）设置于辐射...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德进，王婕，綦超，张伟，刘石桂，
申请(专利权)人：天通凯美微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33