CN103811837A - 带状传输线、射频信号线和便携式终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于便携式终端的带状传输线、一种具有该带状传输线的射频信号线和一种具有该射频信号线的便携式终端。所述带状传输线由顺序堆叠的第一保护层、第一金属层、第一介质层、传输线层、第二介质层、第二金属层和第二保护层构成，其中，所述第一金属层和所述第二金属层通过接地来对所述传输线层进行电磁屏蔽，所述传输线层为所述便携式终端传输信号。根据本发明，通过利用FPCB的柔性和厚度优势，将传输线做成FPCB的形式，由此可以将FPCB布置在便携式终端的电源部(例如，电池)的下方，从而能够为便携式终端的RF端口和天线端口布局提供更多的自由灵活性。

Description

带状传输线、射频信号线和便携式终端

技术领域

本发明涉及一种用于便携式终端的传输线和一种具有这种传输线的便携式终端，更具体地讲，涉及一种用于便携式终端的柔性印刷电路板形式(FPCB)的带状射频(RF)传输线和一种具有这种带状射频信号线的便携式终端。

背景技术

随着通信技术的发展，便携式终端不仅可以为用户提供传统意义上的语音通话和短消息服务，而且可以为用户提供诸如视频通话、运动图像服务、移动银行等各种各样的服务。另外，由于移动通信服务朝着诸如运动图像服务的多媒体服务的方向发展，所以天线的性能成为便携式终端的信号质量的重要因素。

传统的天线通常从便携式终端向外突出。结果，天线很可能会因外部撞击而受损或者不便于携带，并且限制了便携式终端的设计的多样化。另外，用户对便携式终端的外观要求也越来越高。

因此，对在便携式终端内部设置天线的技术进行了大量的研究，而且，现在大多数便携式终端具有内置天线。然而，将天线安装在便携式终端内部的空间中存在着许多困难，并且内置天线比向外突出的天线对电波接收的灵敏性差。

目前，便携式终端趋向于超薄化，对于具有内置天线的便携式终端而言，通过采用同轴线来连接便携式终端的主板和内置天线。专利号为US7551143B2的美国专利公开了一种具有内置天线的便携式终端。图1示出了根据该美国专利的具有内置天线的便携式终端的内部的平面图。

如图1所示，便携式终端10的内部设置有主板11、天线12和容纳单元14，其中，主板11通过传输线13与天线12连接，传输线13通过连接件16连接并固定到主板11的RF(射频)端口11a，容纳单元14通过便携式终端10中的多个支撑部14a支撑，用来容纳便携式终端的内部元件。参照图1，传输线13通常为同轴线的结构，从而用来解决主板11的RF端口11a和天线12不在同一PCB板的问题。

然而，由于同轴线的直径较大，所以限制了同轴线必须布置在便携式终端的电池的两侧，由此给RF端口和天线端口的布局带来很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种利用柔性印刷电路板(FPCB)实现带状线微波传输线的方法，从而解决在没有PCB支持的情况下长距离传输RF信号的问题，比传统的同轴电线节约空间。

本发明的一方面提供了一种用于便携式终端的带状传输线，所述带状传输线具有柔性印刷电路板的形式，并且由顺序堆叠的第一保护层、第一金属层、第一介质层、传输线层、第二介质层、第二金属层和第二保护层构成，其中，所述第一金属层和所述第二金属层用来对所述传输线层进行电磁屏蔽，所述传输线层为所述便携式终端传输信号。

根据本发明的一方面，所述第一金属层和所述第二金属层可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度，所述第一介质层和所述第二介质层可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度，所述第一保护层和所述第二保护层可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度。

根据本发明的一方面，所述带状传输线的阻抗满足算式Z[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W]}，其中，Z表示所述带状传输线的阻抗，单位为欧姆；Er表示所述第一介质层或所述第二介质层的介电常数；H表示所述第一介质层或所述第二介质层的厚度；T表示所述传输线层的厚度，W表示所述传输线层的宽度，其中，H、T、W的单位均为mm。

根据本发明的一方面，所述传输线层可以由具有一定宽度的铜箔形成。

根据本发明的一方面，所述第一金属层和所述第二金属层可以由铜箔形成。

本发明的另一方面提供了一种用于便携式终端的射频信号线，所述射频信号线包括：如上所述的带状传输线；两个端口，分别位于所述带状传输线的两端，每个端口包括焊接到所述传输线的三个焊盘。

根据本发明的另一方面，所述三个焊盘中的两侧的焊盘使所述第一金属层和所述第二金属层接地，所述中间焊盘与所述便携式终端的接收外部信号的部件连接。

本发明的又一方面提供了一种便携式终端，所述便携式终端包括电路板、天线、射频信号线和电源部，其中，所述射频信号线包括如上所述的带状信号线。

根据本发明的又一方面，所述射频信号线的所述带状传输线位于所述电源部的下方，所述射频信号线的所述两个端口暴露在所述电源部的外部。

根据本发明，通过利用FPCB的柔性和厚度优势，将传输线做成FPCB的形式，由此可以将FPCB布置在便携式终端的电源部(例如，电池)的下方，从而能够为便携式终端的RF端口和天线端口布局提供更多的自由灵活性。

附图说明

附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例，并且附图与描述一起用来解释本发明的原理。

图1示出了根据现有技术的具有内置天线的便携式终端的内部的平面图。

图2示出了根据本发明的用于便携式终端的RF信号线的带状传输线的剖视图。

图3示出了根据本发明的具有图2示出的RF信号线的便携式终端的示意图。

具体实施方式

现在将详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的示例性实施例的示例示出在附图中。下面通过参照附图描述实施例来解释本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，而不应被解释为局限于在此阐述的示例性实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并且这些实施例将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

为了清晰和简洁起见，可能会省略对不必要的部件或元件的描述，相同的标号始终表示相同的元件。在附图中，为了清晰起见，可能会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸，也可能会夸大各元件之间的距离和相对距离。因此，附图只是示意性地示出本发明的各元件之间的相对位置关系，而非限制性的。

应该理解的是，当元件或层被称作“在”另一元件或层“上”，或者被称作“连接到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上或直接连接到另一元件或层，或者也可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”或“直接连接到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任意组合和所有组合。

应该理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分并不受这些术语的限制。这些术语仅是用来将一个元件、组件、区域、层和/或部分与另一个元件、组件、区域、层和/或部分区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。

在这里可使用空间相对术语，如“下面的”、“在…下方”、“上面的”等，用来轻松地描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则描述为其它元件或特征“下面的”或“在”其它元件或特征“下方”的元件随后将被定位为其它元件或特征“上面的”或“在”其它元件或特征“上方”的元件或特征。因此，示例性术语“下面的”可包括上面的和下面的两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，相应地解释这里使用的空间相对描述符。

本发明提供了一种用于便携式终端的具有柔性印刷电路板(FPCB)形式的带状传输线的RF信号线。通过利用FPCB的柔性和超薄的特性，采用FPCB形式的传输线可用于诸如手机及其它设备的便携式终端，从而解决RF端口与天线不在同一PCB上的问题。

下面将结合附图详细地描述根据本发明的带状传输线、具有该带状传输线的射频(RF)信号线和具有该RF信号线的便携式终端。

图2示出了根据本发明的用于便携式终端的RF信号线的带状传输线的剖视图。图3示出了根据本发明的具有图2示出的RF信号线的便携式终端的示意图。

根据本发明，用于便携式终端的RF信号线的传输线为带状并且具有FPCB(柔性印刷电路板)的形式。具体地讲，与现有技术中使用同轴线作为RF信号线所用的传输线不同，在根据本发明的用于便携式终端的RF信号线中，使用的是只有一层FPCB的带状传输线，其中，在该FPCB形式的带状传输线中，通过介质层来实现RF信号的传输。下面将参照图2和图3来详细地描述根据本发明的用于便携式终端的RF信号线。

参照图2和图3，根据本发明的用于便携式终端的RF信号线包括带状传输线130和分别位于带状传输线130的两端的两个端口130a、130b，其中，带状传输线130具有柔性印刷电路板(FPCB)的形式，用于传输射频(RF)信号，端口130a和130b中的每个包括焊接到带状传输线130的三个焊盘P1、P2、P3，用来实现RF信号在便携式终端的电路板(例如，印刷电路板(PCB))与便携式终端的用来接收外部信号的部件(例如，天线)之间的传输。具体地讲，第一端口130a和第二端口130b各自包括焊接到带状传输线130的一个中间焊盘P2以及位于中间焊盘P2两侧的第一焊盘P1和第二焊盘P3。焊盘可以由本领域常用的材料制成，因此，为了简便起见，这里省略了对焊盘材料的详细描述。

如图2所示，根据本发明的RF信号线的带状传输线130由7层结构组成。具体地讲，带状传输线130包括：传输线层131，由一定宽度的铜箔构成，用来为便携式终端传输信号；介质层132a、132b，分别设置在传输线层131的两侧；金属层133a、133b，分别位于介质层132a、132b上并且与RF信号线的端口的焊盘连接，从而通过接地对传输线层131进行电磁屏蔽；保护层134a、134b，分别设置在金属层132a、132b上，用来保护带状传输线内部的金属。

因此，根据本发明，RF信号线的带状传输线130包括顺序堆叠的第一保护层134a、第一金属层133a、第一介质层132a、传输线层131、第二介质层132b、第二金属层133b和第二保护层134b。第一保护层134a和第二保护层134b用于保护传输线内部的第一金属层133a和133b，以使带状传输线与外部绝缘，第一保护层134a和第二保护层134b可以由适合的材料制成。第一金属层133a和第二金属层133b用作带状传输线的上层参考地，与带状传输线130的每个端口的三个焊盘中的两侧的焊盘(即，第一焊盘P1和第三焊盘P3)连接，从而将带状传输线130连接到便携式终端的电路板111。根据本发明的优选实施例，第一金属层133a和第二金属层133b可以由铜箔形成。第一介质层132a位于第一金属层133a和传输线层131之间，第二介质层132b位于第二金属层133b和传输线层131之间，第一介质层132a和第二介质层132b用来使与之相邻的金属层和带状传输线130的中间层(即，传输线层131)绝缘。优选地，第一介质层132a和第二介质层132b可以由FR4型介电材料制成。传输线层131位于带状传输线130的中部，用来传输RF信号。传输线层131与RF信号线的带状传输线两端的每个端口的中间焊盘P2连接，从而将便携式终端的电路板111与天线120相连接，以将来自外部的RF信号通过天线传输到便携式终端的内部或者将来自便携式终端的信号通过天线传输到外部。

根据本发明，第一介质层132a、第一金属层133a和第一保护层134b与第二介质层132b、第二金属层133b和第二保护层134b对称地设置在传输线层131的两侧，因此，第一保护层134a和第二保护层134b可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度和宽度，第一金属层133a和第二金属层133b可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度和宽度，第一介质层132a和第二介质层132b可以由相同的材料形成并且具有相同的厚度和宽度。另外，第一金属层133a和第二金属层133b可以具有与传输线层131的宽度对应的宽度，以有助于对传输线层131进行电磁屏蔽。

根据本发明，带状传输线的阻抗Z与其中各层的宽度和厚度满足下面的带状线阻抗控制原理式(式1)。

式1：Z＝[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]}。

在式1中，Er表示介质层(132a/132b)的介电常数，H表示介质层的厚度，T表示传输线层131的厚度，W表示传输线层131的宽度，其中，H、T、W的单位均为mm。根据本发明，介质层132a、132b的介电常数Er优选地为4.2。由于保护层和金属层的宽度和厚度与带状传输线的阻抗没有必然联系，所以在此忽略了它们的宽度和厚度的选取；本领域技术人员可以在本发明的教导下根据实际需要为保护层和金属层选择合适的宽度和厚度。

现在，以蜂窝手机作为便携式终端的一个示例来描述带状传输线中的传输线层的厚度T与宽度W的选取。因为在蜂窝手机项目中电池下面的空间有限，所以H一般取0.25mm-0.4mm；在蜂窝手机项目中传输线层的宽度W取0.1mm-0.15mm；因为传输线层的厚度T与传输线层的宽度W差一个数量级，所以传输线层的厚度T对阻抗Z的影响不大。在不同类型的便携式终端中，可根据实际情况调整介质层的厚度H和传输线层的宽度W，使阻抗Z保持为50欧姆左右。当诸如蜂窝手机的便携式终端在厚度上有瓶颈时，可以采取使H减小、W增大的方式进行调整，而当便携式终端的带状传输线的宽度空间有瓶颈时，可以采取减小宽度W、增大厚度H的方式调整。例如，分别取H＝0.25mm、T＝0.01mm和W＝0.1mm，将它们代入上式1计算得出Z＝48.8ohm(欧姆)。对于蜂窝手机而言，其中的主PCB上的射频线阻抗控制在45ohm-55ohm，因此，本发明提出的FPCB带状线，阻抗为48.8ohm，能够达到阻抗线的设计标准。

下面将参照图3详细地描述根据本发明的具有带状传输线的便携式终端。

参照图3，根据本发明的便携式终端100包括容纳部110、电路板(例如，印刷电路板(PCB))111、天线部120、RF信号线和电源部(例如，电池)160。电路板111、天线部120、RF信号线和电源部160被安装在容纳部110中，RF信号线包括带状传输线130和位于带状传输线120两端的端口130a、130b，每个端口130a、130b具有焊接形式的三个焊盘P1、P2和P3，其中，带状传输线130具有如图2所示的七层结构。RF信号线通过焊盘P1和P3接地，并且通过焊盘P2与电路板111和天线部120连接，以在电路板111和天线部120之间执行信号的传输。

根据本发明，RF信号线布置在电源部160的下方，从而使得便携式终端的RF端口和天线的端口的布局更加自由灵活。在现有技术的便携式终端中，例如，在如图1所示的便携式终端中，放置在安装表面15下方的电源部(未示出)与传输线13基本平行并且设置在同一平面上；然而，在本申请中，电源部160可以设置在RF信号线的下方，并且RF信号线的传输线130呈带状，使得厚度急剧减少，从而极大地节省了便携式终端的内部空间。另外，根据本发明，RF信号线的两个端口130a、130b暴露在电源部160的外部，从而能够保证射频信号的正常传输。

根据本发明的一个实施例，便携式移动终端例如为蜂窝电话。在这种情况下，电源部160可以为锂离子二次电池。此时，RF信号线的带状传输线的大多部分位于锂离子二次电池下方，从而与现有技术的使用同轴线作为传输线的蜂窝电话相比，可以显著地节约蜂窝电话的内部空间，从而使得便携式终端可以更加纤薄。

因此，根据本发明，通过利用FPCB的柔性和厚度优势，将传输线做成FPCB的形式，由此可以将FPCB布置在便携式终端的电源部(例如，电池)的下方，从而能够为便携式终端的RF端口和天线端口布局提供更多的自由灵活性。

虽然已经结合本发明的附图描述了本发明，但是应该理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种变型和修改。

Claims (10)

1.一种用于便携式终端的带状传输线，其特征在于所述带状传输线由顺序堆叠的第一保护层、第一金属层、第一介质层、传输线层、第二介质层、第二金属层和第二保护层构成，其中，所述第一金属层和所述第二金属层通过接地来对所述传输线层进行电磁屏蔽，所述传输线层为所述便携式终端传输信号。

2.根据权利要求1所述的带状传输线，其特征在于所述第一金属层和所述第二金属层由相同的材料形成并且具有相同的厚度，所述第一介质层和所述第二介质层由相同的材料形成并且具有相同的厚度，所述第一保护层和所述第二保护层由相同的材料形成并且具有相同的厚度。

3.根据权利要求2所述的带状传输线，其特征在于所述带状传输线的阻抗满足下式：

Z＝[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]}，

其中，Z表示所述带状传输线的阻抗，单位为欧姆；Er表示所述第一介质层或所述第二介质层的介电常数；H表示所述第一介质层或所述第二介质层的厚度；T表示所述传输线层的厚度，W表示所述传输线层的宽度，其中，H、T、W的单位均为mm。

4.根据权利要求1所述的带状传输线，其特征在于所述传输线层由具有一定宽度的铜箔形成。

5.根据权利要求1所述的带状传输线，其特征在于所述第一金属层和所述第二金属层由铜箔形成。

6.一种用于便携式终端的射频信号线，其特征在于所述射频信号线包括：

根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的带状传输线；以及

两个端口，分别位于所述带状传输线的两端，每个端口包括焊接到所述带状传输线的三个焊盘。

7.根据权利要求6所述的射频信号线，其特征在于所述三个焊盘中的两侧的焊盘使所述第一金属层和所述第二金属层接地，所述中间焊盘与所述便携式终端的接收外部信号的部件连接。

8.一种便携式终端，所述便携式终端包括电路板、天线、射频信号线和电源部，其特征在于所述射频信号线包括：

根据权利要求1至5中任意一项权利要求所述的带状传输线；以及

两个端口，分别位于所述带状传输线的两端，每个端口包括焊接到所述传输线的三个焊盘。

9.根据权利要求8所述的便携式终端，其特征在于所述射频信号线的所述带状传输线位于所述电源部的下方，所述射频信号线的所述两个端口暴露在所述电源部的外部。

10.根据权利要求8所述的便携式终端，其特征在于所述三个焊盘中的两侧的焊盘使所述第一金属层和所述第二金属层接地，所述中间焊盘与所述便携式终端的接收外部信号的部件连接。

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