一种天线模组及增益调节方法、封装天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线模组及增益调节方法、封装天线。

背景技术

第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Tech nology，简称5G)是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，5G通讯设施是实现人机物互联的网络基础设施，5G作为全球业界的研发焦点，发展5G技术制定5G标准已经成为业界共识。

由于毫米波独有的高载频、大带宽特性，毫米波天线是实现5G超高数据传输速率的主要载体。毫米波天线包括射频芯片和基板天线，射频芯片集成有功率放大器、低噪声放大器、天线开关、移相器和滤波器等器件，射频芯片高度集成并且设计紧凑，因此成本较高。

发明内容

本发明实施方式旨在提供一种天线模组及增益调节方法、封装天线，能够调节天线模组的增益，从而降低对功率放大器的要求，进而降低射频芯片的成本。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种天线模组，所述天线模组包括基板、微带线路、介质谐振器和填充体，所述基板沿第一方向的一侧设置有地层；所述微带线路设置于所述基板背离所述地层的一侧；所述介质谐振器设置于所述地层，所述介质谐振器包括沿第二方向相对设置的第一面和第二面，所述第一面和所述第二面均开设有一个或者多个凹槽；一所述填充体对应设置于一所述凹槽内，所述填充体的形状和尺寸与所述凹槽的形状和尺寸相同，所述填充体包括沿所述第二方向排列设置的一个或者多个填充块，所述填充块可拆卸设置于所述凹槽；其中，所述第二方向垂直于所述第一方向。

在一些实施例中，当所述第一面和所述第二面均开设有多个凹槽时，所述多个凹槽沿所述第一方向间隔排列。

在一些实施例中，沿第三方向，所述凹槽贯穿所述介质谐振器，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向。

在一些实施例中，所述凹槽和所述填充体均呈长方体状。

在一些实施例中，所述填充块呈长方体状。

在一些实施例中，沿所述第二方向，位于所述第一面的所述凹槽与位于所述第二面的凹槽镜像对称。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种增益调节方法，应用于如上任一项所述的天线模组，所述方法包括：

接收调节需求，所述调节需求包括天线增益需求；

调整所述介质谐振器中所述填充块的数量；

获取所述天线模组在需求频段内的增益曲线图，根据所述增益曲线图和所述天线增益需求，判断所述天线模组的增益是否达到预期；

若否，则继续执行所述调整所述介质谐振器中所述填充块的数量的步骤及后续步骤。

在一些实施例中，所述调整所述介质谐振器中所述填充块的数量，包括：

获取所述天线模组在所述需求频段内的增益曲线图，根据所述增益曲线图和所述天线增益需求，判断所述天线模组的增益是否过高；

若是，则减少所述填充块的数量；

若否，则增加所述填充块的数量。

在一些实施例中，所述判断所述天线模组的增益是否达到预期，包括：

判断所述增益曲线图与所述天线增益需求之间的偏差是否小于或等于预设偏差；

若是，则所述天线模组的增益达到预期；

若否，则所述天线模组的增益未达到预期。

为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的又一个技术方案是：提供一种封装天线，所述封装天线包括射频芯片以及如上任一项所述的天线模组，所述天线模组与所述射频芯片电连接。

区别于相关技术的情况，本发明实施例的天线模组及增益调节方法、封装天线，在介质谐振器上开设有凹槽，并且在凹槽内设置可拆离的填充块，通过增加或者减少介质谐振器上的填充块的数量，能够改变介质谐振器的增益，从而能够调节天线模组的增益。由于天线模组的增益能够调节，从而减少对功率放大器的依赖，降低对功率放大器的要求，甚至取消功率放大器，进而降低射频芯片的成本。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例的天线模组的结构示意图；

图2是图1中天线模组的爆炸视图；

图3是本发明另一实施例的天线模组的结构示意图；

图4是本发明实施例方法一的天线模组的增益曲线对比图；

图5是本发明实施例方法二的天线模组的增益曲线对比图；

图6是本发明实施例的增益调节方法的流程图。

具体实施方式中的附图标号如下：

100、天线模组；

1、基板；11、地层；12、缝隙；

2、微带线路；

3、介质谐振器；31、第一面；32、第二面；33、凹槽；

4、填充体；41、填充块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互组合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块的划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本发明的描述中，应当说明的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明的描述中，应当说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个及以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种天线模组100，如图1和图2所示，所述天线模组100包括基板1、微带线路2和介质谐振器3，所述基板1沿第一方向X的一侧设置有地层11；所述微带线路2设置于所述基板1背离所述地层11的一侧；所述介质谐振器3设置于所述地层11。所述基板1用于承载所述微带线路2和所述介质谐振器3，所述第一方向X为所述基板1的厚度方向，所述微带线路2和所述介质谐振器3分别位于所述基板1厚度方向的两侧，所述微带线路2用于馈电，所述介质谐振器3用于控制频率。其中，所述微带线路2通过缝隙12馈电的方式对所述介质谐振器3馈电，具体为：所述地层11上设有与所述微带线路2耦合的缝隙12，所述介质谐振器3设于所述地层11上并遮挡所述缝隙12。

对于上述介质谐振器3，如图2所示，所述介质谐振器3包括沿第二方向Y相对设置的第一面31和第二面32。在本实施例中，所述介质谐振器3为矩形介质谐振器3，长宽高分别为5.50mm、4.50mm以及2.75mm，介电常数DK＝10，所述第一方向X为所述介质谐振器3的高度方向，所述第二方向Y为所述介质谐振器3的长度方向。其中，所述第二方向Y垂直于所述第一方向X，所述第一面31和所述第二面32为所述矩形介质谐振器3长度方向上的两个端面。

请继续参阅图2所示，所述第一面31和所述第二面32均开设有凹槽33，为填充所述凹槽33，所述天线模组100还包括填充体4。如图1所示，一所述填充体4对应设置于一所述凹槽33内，所述填充体4的形状和尺寸与所述凹槽33的形状和尺寸相同，从而所述填充体4刚好完全填充所述凹槽33。并且所述填充体4可拆卸设置于所述凹槽33内，通过将所述填充体4安装于所述凹槽33内，或者从所述凹槽33内拆卸，即通过改变所述凹槽33内的所述填充体4的数量，能够改变所述介质谐振器3的增益，从而实现调节所述天线模组100的增益。其中，通过改变所述凹槽33内的所述填充体4的数量，能够改变所述介质谐振器3的增益，将在下方实施例中进行证明。可以理解的是，所述填充体4与所述介质谐振器3的材质可以相同也可以不同，所述介质谐振器3的材质可以为钛酸钡、陶瓷和二氧化钛等材质其中一种或者多种复合，所述填充体4的材质也可以为钛酸钡、陶瓷和二氧化钛等材质其中一种或者多种复合。

可选的，如图2所示，沿第三方向Z，所述凹槽33贯穿所述介质谐振器3，所述第三方向Z垂直于所述第一方向X和所述第二方向Y，即沿所述介质谐振器3的厚度方向，所述凹槽33贯穿所述介质谐振器3，从而便于所述填充体4安装于所述凹槽33内，同时也便于所述填充体4从所述凹槽33内取出。可选的，所述凹槽33和所述填充体4均呈长方体状，便于所述凹槽33的挖设和所述填充体4的制造，并且便于研究所述介质谐振器3的增益与所述凹槽33的深度、宽度之间的关系，这里的深度是指沿所述第二方向Y所述凹槽33的深度，宽度是指沿所述第一方向X所述凹槽33的宽度。

进一步的，如图2所示，所述第一面31和所述第二面32均开设有沿所述第一方向X间隔排列的多个所述凹槽33，通过开设多个凹槽33，能够增加所述介质谐振器3的增益调节的档位，例如当所述第一面31和所述第二面32均设置一个所述凹槽33时，所述介质谐振器3上可安装所述填充体4的数量为零个、一个或者两个，即可以理解为三个档位；当所述第一面31和所述第二面32均开设有多个所述凹槽33时，例如开设有n个所述凹槽33，则可调节的档位为2n+1，因此所述凹槽33开设的数量越多，所述介质谐振器3的增益调节的档位也越多。

并且，由于所述介质谐振器3的高度是固定的，因此想要开设多个所述凹槽33，所述凹槽33的宽度也需要相应缩小，这会导致每个所述凹槽33拆卸所述填充体4时，对所述介质谐振器3增益影响也越小，即每次拆装单个所述填充体4时，所述介质谐振器3增益变化量也越小，可以理解为调节精度增加。

为进一步增加所述介质谐振器3的增益调节的档位，以及提高调节精度，如图3所示，所述填充体4可包括沿所述第二方向Y排列设置的一个或者多个填充块41。所述填充块41可拆卸设置于所述凹槽33内，所述多个填充块41可以单独拆装，也可以全部拆装。可以理解的是，当所述填充块41的体积相同时，拆装一个所述填充块41相比于拆装两个所述填充块41，对所述介质谐振器3增益的影响小，因此通过将所述填充体4分隔为多个单独的填充块41，能够进一步增加所述介质谐振器3的增益调节的档位和提高调节精度。

可选的，如图3所示，所述填充块41呈长方体状，便于所述填充块41的制造，并且便于研究所述介质谐振器3的增益与所述凹槽33的深度，例如，通过从最外侧拆装所述填充块41，所述介质谐振器3与所述填充块41形成的空缺的深度可以为一个所述填充块41的厚度或者多个所述填充块41的厚度之和，相当于改变所述介质谐振器3上凹槽33的深度，这里所述填充块41的厚度是指所述填充块41沿所述第二方向Y的厚度。

在一些实施例中，如图2所示，所述介质谐振器3沿长度方向为镜像对称结构，即沿所述第二方向Y，所述第一面31上的所述凹槽33与所述第二面32上的所述凹槽33镜像对称；并且所述填充体4安装于所述凹槽33内时，所述介质谐振器3与所述填充体4形成的整体也沿所述第二方向Y镜像对称，即所述第一面31上的所述凹槽33在进行拆装所述填充体4或者填充块41时，所述第二面32上对应的所述凹槽33内进行相同的操作，以保持所述介质谐振器3与所述填充体4形成的整体始终为进行对称结构。如此设置，能够使所述天线模组100的天线方向图为镜像对称，不易出现一个辐射方向增益变化大，而另一个辐射方向增益变化小的情况，降低研究天线增益与所述凹槽33之间关系的难度，提高所述天线模组100的全向性。

为验证通过增加或者减少所述介质谐振器3上的填充块41的数量，能够改变介质谐振器3的增益，本实施例给出两种验证方法。

方法一：

所述天线模组100的具体配置：如图2所示，所述介质谐振器3的所述第一面31和所述第二面32均开设有三个所述凹槽33，所述第一面31的所述凹槽33和所述第二面32的所述凹槽33镜像对称，任意两所述凹槽33的形状与尺寸均相同，所述凹槽33的长宽分别为4.5mm和0.5mm，所述凹槽33的深度为0.9mm；所述填充体4包括一个所述填充块41，所述填充块41的厚度为0.9mm。

验证过程：获取所述天线模组100原始状态的增益曲线图；从上往下，即朝向所述基板1的方向，在所述第一面31上依次取出一块、两块、三块所述填充体4，并分别获取所述天线模组100在各个状态下的增益曲线图。其中，当在所述第一面31取出所述填充体4时，在所述第二面32的对应位置也取出所述填充体4。

验证结果：如图4所示，图4是本申请实施例方法一的天线模组100的增益曲线对比图，图中横坐标为频率，Freq[GHz]，纵坐标为增益，Gain[dB]。图中，原始是指未取出所述填充体4，一槽是指在所述第一面31和所述第二面32均取出一块所述填充体4，二槽是指在所述第一面31和所述第二面32均取出两块所述填充体4，三槽是指在所述第一面31和所述第二面32均取出三块所述填充体4。从图中可以看出，随着所述凹槽33数量的增加，在需求频段(26.5-29.5GHz频段)内，所述天线模组100的增益逐渐增强。因此，通过增加或者减少所述介质谐振器3上的所述填充体4的数量，能够增强或者减弱所述介质谐振器3的增益。

方法二：

所述天线模组100的具体配置：如图3所示，所述介质谐振器3的所述第一面31和所述第二面32均开设有一个所述凹槽33，所述第一面31的所述凹槽33和所述第二面32的所述凹槽33镜像对称，两所述凹槽33的形状与尺寸均相同，所述凹槽33的长宽分别为4.5mm和1.5mm，所述凹槽33的深度为1.3mm；所述填充体4包括三个所述填充块41，沿朝向所述凹槽33深度的方向，即由所述凹槽33的槽顶朝向槽底的方向，所述填充块41的厚度依次为0.4mm、0.5mm、0.4mm。

验证过程：获取所述天线模组100原始状态的增益曲线图；从外往内，即朝向所述凹槽33深度的方向，在所述第一面31的所述凹槽33内依次取出一块、两块、三块所述填充块41，并分别获取所述天线模组100在各个状态下的增益曲线图。其中，当在所述第一面31取出所述填充块41时，在所述第二面32的对应位置也取出所述填充块41。

验证结果：如图5所示，图5是本申请实施例方法二的天线模组100的增益曲线对比图，图中横坐标为频率，Freq[GHz]，纵坐标为增益，Gain[dB]。图中，原始是指未取出所述填充体4，depth＝0.4是指在所述第一面31和所述第二面32均取出一块所述填充块41，depth＝0.9是指在所述第一面31和所述第二面32均取出两块所述填充体4，depth＝1.3是指在所述第一面31和所述第二面32均取出三块所述填充体4。从图中可以看出，随着所述填充块41取出数量的增加，在需求频段(26.5-29.5GHz频段)内，所述天线模组100的增益逐渐增强。因此，通过增加或者减少单个所述凹槽33内的所述填充块41的数量，能够增强或者减弱所述介质谐振器3的增益。

综上所述，通过增加或者所述减少介质谐振器3上的填充块41的数量，能够改变所述介质谐振器3的增益。可以理解的是，当所述第一面31和所述第二面32开设有多个所述凹槽33，以及所述填充体4包括多个所述填充块41时，通过增加或者减少介质谐振器3上的填充块41的数量，依然能够实现改变所述介质谐振器3的增益。进一步的，根据上述内容可以理解，在所述介质谐振器3开设所述凹槽33，通过控制所述凹槽33的数量，以及分别控制各个所述凹槽33的深度，能够改变所述介质谐振器3的增益，即可以通过这种方法生产具备预设增益的所述介质谐振器3。

本发明实施例还提供一种封装天线(未图示)，所述封装天线包括射频芯片(未图示)以及如上任一项所述的天线模组100，所述天线模组100与所述射频芯片电连接。所述封装天线具备所述天线模组100的结构与有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例的天线模组100及增益调节方法、封装天线，在介质谐振器3上开设有凹槽33，并且在凹槽33内设置可拆离的填充体4，通过增加或者减少介质谐振器3上的填充体4的数量，能够改变介质谐振器3的增益，从而能够调节天线模组100的增益。由于天线模组100的增益能够调节，从而减少对功率放大器的依赖，降低对功率放大器的要求，甚至取消功率放大器，进而降低射频芯片的成本。所述凹槽33贯穿所述介质谐振器3，从而便于所述填充体4安装与拆卸。所述第一面31和所述第二面32可开设有多个所述凹槽33，所述填充体4可包括多个填充块41，并且所述填充块41可单独拆卸安装，从而增加所述介质谐振器3的增益调节的档位和提高调节精度。

本发明实施例还提供一种增益调节方法，应用于如上所述的天线模组100，如图6所示，所述方法包括：

S100：接收调节需求，所述调节需求包括天线增益需求。

所述天线增益需求，是指在需求频段内，例如26.5-29.5GHz频段内，所述天线模组100的增益值需要达到预设范围，例如大于6dB且小于7dB。所述天线增益需求需要在所述天线模组100的调节范围内。

S200：调整所述介质谐振器3中所述填充块41的数量，具体步骤包括：

S210：获取所述天线模组100在所述需求频段内的增益曲线图，根据所述增益曲线图和所述天线增益需求，判断所述天线模组100的增益是否过高。

若是，则执行步骤S220：减少所述填充块41的数量；若否，则执行步骤S230：增加所述填充块41的数量。

在本实施例中，可以通过所述增益曲线图中曲线的纵坐标平均值，与所述天线增益需求平均值进行比较，来判断所述天线模组100的增益是否过高。

其中，曲线的纵坐标平均值，可以在曲线上等横坐标间隔取几个点，再进行平均计算得到；所述天线增益需求平均值可以根据所述预设范围计算得到，例如所述预设范围为6dB至7dB时，所述天线增益需求的平均值为：(6+7)/2＝6.5dB。

若曲线的纵坐标平均值大于所述天线增益需求的平均值，则所述天线模组100的增益过高，需要调低，则可以在所述介质谐振器3上拆卸一个或者多个所述填充块41；反之，则需要在所述介质谐振器3的所述凹槽33内安装所述填充块41。

S300：获取所述天线模组100在需求频段内的增益曲线图，根据所述增益曲线图和所述天线增益需求，判断所述天线模组100的增益是否达到预期。

若否，则继续执行步骤S200及后续步骤；若是，则执行步骤S400：结束对所述天线模组100的增益调节。

S300具体步骤包括：

S310：判断所述增益曲线图与所述天线增益需求之间的偏差是否小于或等于预设偏差。

若是，则所述天线模组100的增益达到预期；若否，则所述天线模组100的增益未达到预期。

在本实施例中，可通过所述增益曲线图中曲线的纵坐标平均值，与天线增益需求平均值进行比较，来判断所述增益曲线图与所述天线增益需求之间的偏差是否小于或等于预设偏差。

所述预设偏差可以根据所述预设范围确定，例如所述预设范围为6dB至7dB时，所述预设偏差可以为：(7-6)/2＝0.5dB，则所述天线模组100的增益达到预期时，所述增益曲线图中曲线上的点至少有一半落入所述预设范围内。进一步的，所述预设偏差也可以取得更小，例如为：(7-6)/4＝0.25dB。

本发明实施例的增益调节方法，用于调节所述天线模组100的增益，使所述天线模组100的增益满足调节需求，从而降低对功率放大器的要求，进而降低射频芯片的成本；并且调节过程简单，易于理解，能够提高天线模组100增益的调节效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。