CN106549222B - 印刷电路板和用户设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种印刷电路板和用户设备。其中，该印刷电路板(PCB)包括：电路区1、第一净空区2、第一馈点3，第一净空区2位于电路区1的一侧，第一馈点3从电路区1引出并延伸至第一净空区2中，PCB还包括：第一微带线4，其中，第一微带线4从电路区1的一个接地点向第一净空区2引出，并与电路区1的另一个接地点连接。通过本发明，解决了由于天线设计需求而导致的用户设备体积大的问题，减少了用户设备的体积。

Description

印刷电路板和用户设备

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种印刷电路板和用户设备。

背景技术

当今随着无线技术的飞速发展，对终端产品小型化的要求也越来越高，低成本，超薄时尚的外观，高性能，低辐射的无线终端产品已经成为了各个终端通讯设备制造商重点研究的对象。

天线作为无线终端产品的重要组成部分，不仅直接影响无线终端设备的收发性能，也影响着无线终端的整体尺寸和美观，因此设计一款既可以满足结构要求，客户要求，也可以满足天线性能指标要求的天线成为业界目前面临的难题。

目前产品中都包含多个天线，在发射端和接收端同时使用多个天线进行接收和发射，现有的终端天线系统将不可避免地引起多个天线之间的相互耦合，导致天线之间的相关性减小，从而降低通信容量，而且也会降低天线的辐射效率。通常为了降低天线之间的耦合，要求增大天线之间的距离，而移动终端有限的空间又不能满足此要求，尤其是在700MHz左右的频段，几个天线之间的电气距离通常只有波长的十几分之一这就更加剧了耦合程度。目前产品对整机尺寸有严格的要求，如何在保证较小的空间上实现多天线技术是目前一个技术难点。

相关技术中减小天线相关性的方法是在天线净空和布局上做出牺牲。这种方法，例如减少净空区，带来的弊端是有限尺寸导致低频(698-960MHz)难以实现；若在保证净空区不减少而为了实现低频则需要将天线之间的距离尽可能增大，这样也不利于终端产品的小型化设计，为了增加天线的性能不得不加大整机尺寸。

针对相关技术中由于天线设计需求而导致的用户设备体积大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种印刷电路板和用户设备，以至少解决由于天线设计需求而导致的用户设备体积大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种印刷电路板(PCB)，包括：电路区1、第一净空区2、第一馈点3，所述第一净空区2位于所述电路区1的一侧，所述第一馈点3从所述电路区1引出并延伸至所述第一净空区2中，所述PCB还包括：第一微带线4，其中，所述第一微带线4从所述电路区1的一个接地点向所述第一净空区2引出，并与所述电路区1的另一个接地点连接。

可选地，所述第一微带线4为一条预定形状的微带线，所述预定形状的微带线的两个端点分别与所述电路区1的接地点连接。

可选地，所述第一微带线4由多条预定形状的微带线组合而成，所述多条预定形状的微带线中每条预定形状的微带线的两个端点均分别与所述电路区1的接地点连接。

可选地，所述多条预定形状的微带线依次通过微带连接线连接。

可选地，所述第一微带线4不在所述电路区1所在的平面上。

可选地，所述第一微带线4固定在支架上，所述第一微带线4的端点通过连接点与所述电路区1的接地点连接。

可选地，所述第一微带线4在所述电路区1所在的平面上。

可选地，所述第一微带线4与所述电路区1的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离根据与所述第一馈点3对应的天线的工作波长确定。

可选地，所述第一微带线4与所述电路区1的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离为：与所述第一馈点3对应的天线的工作波长的1/4。

可选地，所述第一微带线4向所述第一净空区2引出的高度小于或等于所述第一净空区2高度的1/3。

可选地，所述预定形状包括以下至少之一：U形、V形、弧形。

可选地，所述PCB还包括：第二净空区5、第二馈点6和第二微带线7，所述第二净空区5位于所述电路区1的与所述第一净空区2相对的另一侧，所述第二馈点6从所述电路区1引出并延伸至所述第二净空区5中；其中，所述第二微带线7从所述电路区1的一个接地点向所述第二净空区5引出，并与所述电路区1的另一个接地点连接。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种用户设备，包括：上述的印刷电路板PCB，以及第一天线，其中，所述第一天线与所述第一馈点3连接。

可选地，所述用户设备还包括：设置在第一净空区2内的第一天线支架，其中，所述第一天线支架用于固定所述第一天线。

通过本发明，采用的印刷电路板PCB包括：电路区1、第一净空区2、第一馈点3，第一净空区2位于电路区1的一侧，第一馈点3从电路区1引出并延伸至第一净空区2中，PCB还包括：第一微带线4，其中，第一微带线4从电路区1的一个接地点向第一净空区2引出，并与电路区1的另一个接地点连接，解决了由于天线设计需求而导致的用户设备体积大的问题，减少了用户设备的体积。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的PCB结构示意图；

图2是根据本发明优选实施例的PCB可选结构示意图一；

图3是根据本发明优选实施例的PCB可选结构示意图二；

图4是根据本发明优选实施例的PCB可选结构示意图三；

图5是根据本发明优选实施例的PCB可选结构示意图四；

其中，1——电路区；2——第一净空区；3——第一馈点；4——第一微带线；5——第二净空区；6——第二馈点；7——第二微带线；8——主天线阵列式U形结构；9——分集天线阵列式U形结构；10——主天线双馈式U形结构；11——分集天线双馈式U形结构；12——主天线支架；13——分集天线支架。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

在本实施例中提供了一种印刷电路板PCB，该PCB包括：电路区1、第一净空区2、第一馈点3，第一净空区2位于电路区1的一侧，第一馈点3从电路区1引出并延伸至第一净空区2中，PCB还包括：第一微带线4，其中，第一微带线4从电路区1的一个接地点向第一净空区2引出，并与电路区1的另一个接地点连接。

通过上述的结构，在天线的净空区中设置接地的第一微带线，从而将地进行了延长；地的延长，可以增加天线的等效电流电长度，这样天线的等效电长度实际上和将第一微带线4与电路区1围成的第一封闭结构全部敷铜的等效电长度一致。同时由于引出的第一微带线不是一个整体的地，因此它对整个天线的影响有限。尤其是采用支架式天线的影响微乎其微。可见，通过本发明的上述实施例，解决了由于天线设计需求而导致的用户设备体积大的问题，减少了用户设备的体积。

上述的PCB可以用于需要天线的设备中，例如移动通讯设备中；上述的馈点3用于连接天线。

上述的电路区1是指单面或者双面敷设金属介质的印刷电路区，例如敷铜印刷电路区；净空区是指PCB板上双面均不敷设金属介质的绝缘区域。

可选地，在采用多入多出天线的用户设备中，可以在PCB的两侧分别布置天线。例如，PCB还包括：第二净空区5、第二馈点6和第二微带线7，第二净空区5位于电路区1的与第一净空区2相对的另一侧，第二馈点6从电路区1引出并延伸至第二净空区5中，其中，第二微带线7从电路区1的一个接地点向第二净空区5引出，并与电路区1的另一个接地点连接。这样，在一个PCB上可以设置两个天线。另外，如果需要设置更多的天线，只要天线之间的干扰满足实际需求，则对于每个天线，可以采用上述的方式对地进行延长。上述的馈点6用于连接天线。

上述的第一微带线4和/或第二微带线7的形状可以有多种方式及其变形方式，例如，U形(倒U形)、V形(倒V形)、弧形，以及这些形状的变形及组合形式。

在本实施例中，以U形的第一微带线4、U形的第二微带线7进行描述，例如：

第一微带线4为一个U形微带线，U形微带线的两个端点分别与电路区1的接地点连接。

或者，第二微带线7为一个U形微带线，U形微带线的两个端点分别与电路区1的接地点连接。

或者，第一微带线4由多个U形微带线组合而成，每个U形微带线的两个端点都与电路区1的接地点连接。较优的，这些多个U形微带线在微带线的端点处依次连接，形成由一串U形微带线构成的第一微带线4。

或者，上述由多个U形微带线组合而成的第一微带线4中，每两个U形微带线的端点都不直接连接，但这一串U形微带线中相邻的两个U形微带线通过微带连接线相互连接。

或者，第二微带线7由多个U形微带线组合而成，每个U形微带线的两个端点都与电路区1的接地点连接。较优的，这些多个U形微带线在微带线的端点处依次连接，形成由一串U形微带线构成的第二微带线7。

或者，上述由多个U形微带线组合而成的第二微带线7中，每两个U形微带线的端点都不直接连接，但这一串U形微带线中相邻的两个U形微带线通过微带连接线相互连接。

另外，第一微带线4和/或第二微带线7可以与PCB板(电路区1)所在的平面位于同一个平面上；第一微带线4和/或第二微带线7也可以不与PCB板(电路区1)所在的平面位于同一个平面上。例如，可以设置多个与电路区1的接地点的活动连接点，这些活动连接点分别用于连接U形微带线的多个端点，从而使得U形微带线可以固定在用户设备的外壳或者天线支架上，并通过活动电连接点实现可以拆卸的电连接。

可选地，第一微带线4与电路区1的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离根据与第一馈点3对应的天线的工作波长确定。例如，第一微带线4与电路区1的接地点连接的多个端点中距离最远的两个端点之间的距离为：与第一馈点3对应的天线的工作波长的1/4。

可选地，第二微带线7与电路区1的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离根据与第二馈点6对应的天线的工作波长确定。例如，第二微带线7与电路区1的接地点连接的多个端点中距离最远的两个端点之间的距离为：与第二馈点6对应的天线的工作波长的1/4。

可选地，第一微带线4向第一净空区2引出的高度优选值为第一净空区2高度的1/3左右，第二微带线7向第二净空区5引出的高度优选值为第二净空区5高度的1/3左右。对天线性能要求越高，则微带线向净空区引出的高度越小，对天线性能要求越低，则微带线向净空区引出的高度越大。因此，微带线向净空区引出的高度值并不限于1/3，在某些情况下天线性能允许时，大于或者小于净空区高度的1/3也是可以的。

本发明实施例还提供了一种用户设备，包括：上述的印刷电路板(PCB)，以及第一天线，其中，第一天线与第一馈点3连接。

可选地，上述的用户设备还包括第二天线，第二天线与第二馈点6连接。

可选地，用户设备还包括：第一天线支架，其中，第一天线支架用于固定第一天线。

可选地，用户设备还包括：第二天线支架，其中，第二天线支架用于固定第二天线。

为了使本发明实施例的描述更加清楚，下面结合优选实施例进行描述和说明。

本发明优选实施例利用镜像原理以及相对论，提供一种延展地技术，在有限的物理尺寸上，性能上拓宽了天线的地长度，可以有效在保证天线辐射效率的同时，降低天线与天线之间物理距离的要求，从而可以缩短它所需要的物理尺寸。

在本优选实施例中，将以两个天线的多入多出(MIMO)系统、PCB(即主板)尺寸为60mm*98mm为例进行说明。在有限物理空间下实现长期演进系统(LTE)低频(698-960MHZ)兼顾是天线调试的难点，同时天线与天线之间的互扰非常严重。

主天线支持698-960MHz，分集也必须支持698-960MHz，天线低频对整机提供的地尺寸有严格的要求。

采用常规的支架天线，此时实际测试出主天线和分集天线的效率分别是45％和40％左右，如表1所示：

表1

经过研究发现，天线的低频对地长度有要求，也就是整个主板的纵向尺寸有要求。因为它的回流路径长度不够，如果可以增加它的回流路径长度，就满足了地长度要求。通过在分集天线上也增加一条回流路径，有效的延展了天线的地长度。

运用相对理论和镜像原理，可以将这一技术用在缩小主板纵向尺寸上，即在上面的布局中，将主板的尺寸缩短，采用延展地技术。增加天线的等效电流电长度，这样天线的等效电长度实际上和主板尺寸未缩短之前的等效长度一致。这里采用U形结构进行延展天线纵向电流电长度技术。在本结构中，电流的流向会沿着U形结构的外缘，其电流长度在纵向尺寸等效于主板未缩小之前的理论尺寸。同时U形区域不是一个整体的地，因此它对整个主辅天线的影响有限。尤其是采用支架式天线后的影响基本微乎其微。

实施例一

整机主板尺寸60*90mm，两个天线位于PCB板1的两端，两个天线均采用支架加柔性电路板(FPC)形式，主天线净空尺寸15*60mm，分集天线净空尺寸12*60mm，在主天线净空区域，分集天线的净空上，分别走上一条类似“U形”，如图2所示。

在本优选实施例中，天线固定在支架上，如图3所示。

封闭结构的微带线，顶端主天线的“U形结构”的高度为3mm，分集天线净空区域延伸出来的“U形结构”高度为5mm。

U形结构走线宽度可以采用接近1/4波长。U形的始末位置可以根据实际需要可以进行调整。

经过实际测试，此时主天线平均效率为45％左右，分集天线效率为40％，图表2所示，天线效率和之前主板尺寸60*98mm条件下天线能达到的性能一致。换一种思维，从本设计中可以看出，能将主板尺寸缩短。非常有利于终端产品的小型化。

表2

以上所述仅为本发明实施例应用于无线接入产品多天线系统的一个实施例而已，凡在本方法的精神和原则之内，不同天线结构、不同天线形式相结合，以及天线走线形式等方面所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例二

U形结构改进，可以修改成多个整列方式，如图4所示，将原来整个U形结构切割成3个小的U形结构，形成一个阵列式U形结构。为了达到最佳的性能，每个结构之间用微带线连接。

实施例三

如图5所示，将U形结构的连接方式上做改变，即在主板上将U形结构与主板连接位置换成弹片或者馈点结构(称为双馈式U形结构)，将U形微带线设计在天线支架上，单独走上一根微带表层线。同时在实际中，可以根据实际需要，对微带线的长度进行调整。有利于实际产品调试。

在本发明的上述实施例中，MIMO天线系统的位置，可以布置在终端的PCB板上的任意一个方向，可以根据布局的需要，进行调整；

支架天线的走线形式以及两者在净空区中所处比例可以根据实际情况进行调整；

U形结构可以放置于主天线或分集天线中的一端。或者只采用一个。

U形结构包围结构的线宽和形状可以根据需要调整。

通过本发明的上述实施例和优选实施例，可以缩短整机的尺寸。例如，对于主板尺寸60*98mm的设备，可以将主板尺寸缩短8mm左右，是一个很大的技术改进。尤其适用于在发射端和接收端同时使用多个天线进行收发的LTE终端产品中。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种印刷电路板PCB，包括：电路区(1)、第一天线净空区(2)、第一馈点(3)，所述第一天线净空区(2)位于所述电路区(1)的一侧，所述第一馈点(3)从所述电路区(1)引出并延伸至所述第一天线净空区(2)中，其特征在于，所述PCB还包括：第一微带线(4)，其中，

所述第一微带线(4)从所述电路区(1)的一个接地点向所述第一天线净空区(2)引出，并与所述电路区(1)的另一个接地点连接。

2.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)为一条预定形状的微带线，所述预定形状的微带线的两个端点分别与所述电路区(1)的接地点连接。

3.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)由多条预定形状的微带线组合而成，所述多条预定形状的微带线中每条预定形状的微带线的两个端点均分别与所述电路区(1)的接地点连接。

4.根据权利要求3所述的PCB，其特征在于，

所述多条预定形状的微带线依次通过微带连接线连接。

5.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)不在所述电路区(1)所在的平面上。

6.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)固定在支架上，所述第一微带线(4)的端点通过连接点与所述电路区(1)的接地点连接。

7.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)在所述电路区(1)所在的平面上。

8.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)与所述电路区(1)的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离根据与所述第一馈点(3)对应的天线的工作波长确定。

9.根据权利要求8所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)与所述电路区(1)的接地点连接的多个端点中相距最远的两个端点之间的距离为：与所述第一馈点(3)对应的天线的工作波长的1/4。

10.根据权利要求1所述的PCB，其特征在于，

所述第一微带线(4)向所述第一天线净空区(2)引出的高度小于或等于所述第一天线净空区(2)高度的1/3。

11.根据权利要求2至4中任一项所述的PCB，其特征在于，所述预定形状包括以下至少之一：

U形、V形、弧形。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的PCB，其特征在于，所述PCB还包括：

第二天线净空区(5)、第二馈点(6)和第二微带线(7)，所述第二天线净空区(5)位于所述电路区(1)的与所述第一天线净空区(2)相对的另一侧，所述第二馈点(6)从所述电路区(1)引出并延伸至所述第二天线净空区(5)中；

其中，所述第二微带线(7)从所述电路区(1)的一个接地点向所述第二天线净空区(5)引出，并与所述电路区(1)的另一个接地点连接。

13.一种用户设备，其特征在于，包括：如权利要求1至12中任一项所述的印刷电路板PCB，以及第一天线，其中，

所述第一天线与所述第一馈点(3)连接。

14.根据权利要求13所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备还包括：设置在第一天线净空区(2)内的第一天线支架，其中，

所述第一天线支架用于固定所述第一天线。

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