CN108183319B - 一种移动终端天线模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端天线模组，包括基板、高频天线、信号处理模块；基板包括若干导体层以及若干介质层；高频天线包括高频天线子单元；信号处理模块、高频天线子单元的数量一致；高频天线子单元包括高频天线辐射体、高频天线参考地；高频天线辐射体设置在第一导体层上或者同时设置在其它导体层上；高频天线参考地设置在第二导体层上或者同时设置在其它导体层上，且设置有高频天线参考地的导体层通过第一金属化过孔电性连接；高频天线辐射体、高频天线参考地分别通过第一馈电线路、第二馈电线路与信号处理模块电性连接；信号处理模块通过第三馈电线路以及信号传输线将处理之后的高频天线信号传输给信号后处理电路。

Description

一种移动终端天线模组

技术领域

本发明属于移动终端天线设计领域，尤其涉及一种用于5G通信系统中的移动终端天线模组。

背景技术

随着移动通信技术的发展以及4G标准的全面商用，以4G标准为目标的技术研发暂时告一段落。另一方面，智能手机的高速发展引发了互联网从固定桌面快速向移动终端转移的革命，并带来了无线数据流量的指数级增长。业界普遍预测，到2020年，移动通信网络的容量需求是目前网络的1000倍，连接数将是10～100倍。面向2020年及未来的第五代移动通信(5G)已成为全球研发热点。

无线频谱是移动通信系统最为宝贵的资源。目前，6GHz以下的频谱资源相当拥挤，而5G系统中的高传输速率、高数据密度需要更多的频谱资源来提供支持，而在高频段(例如毫米波频段)拥有非常丰富的尚未利用的频谱资源，可以满足5G通信的高传输速率的需求。

高频段具有频率高、波长短的特点，即使在较短的物理长度上传输也会引入相当大的损耗；在移动终端上安装高频段天线的同时，也要兼顾现有的低频段应用，然而在现有的移动终端里面留给天线的区域日益减少，这些都给天线及其整体的设计布局带来的较大挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种移动终端天线模组，其能够满足5G通信的高传输速率的需求以及减小高频信号的传输损耗，并且在移动终端上安装高频段天线的同时，也能兼顾现有的低频段应用。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种移动终端天线模组，包括基板、设置在所述基板上的高频天线、信号处理模块；

其中，

所述基板包括若干导体层以及覆盖所述若干导体层的上表面或下表面的若干介质层；

所述基板放置于所述移动终端的侧边缘，与所述移动终端的主板垂直放置或平行放置；

所述基板两边最外侧的导体层分别是第一导体层、第二导体层；

所述高频天线包括至少两个排列布置在所述基板上的高频天线子单元；

所述信号处理模块与所述高频天线子单元相对应；

所述高频天线子单元包括高频天线辐射体以及与所述高频天线辐射体对应的高频天线参考地；

所述高频天线辐射体设置在所述第一导体层上或者同时设置在其它导体层上；

所述高频天线参考地设置在所述第二导体层上或者同时设置在其它导体层上，且设置有所述高频天线参考地的导体层通过第一金属化过孔电性连接；

所述高频天线辐射体通过至少一路第一馈电线路与所述信号处理模块电性连接；所述高频天线辐射体通过直接相连或电磁耦合的形式与所述第一馈电线路电性连接；

设置在除所述第二导体层之外的其它导体层上的高频天线参考地通过第二馈电线路与所述信号处理模块电性连接；

所述移动终端接收高频信号时，所述高频天线子单元将接收到的信号传输给所述信号处理模块，所述信号处理模块通过第三馈电线路以及与所述第三馈电线路电性连接的信号传输线将处理之后的所述高频天线信号传输给信号后处理电路；所述移动终端发射信号时与上述信号传输过程相反。

根据本发明一实施例，所述信号处理模块封装于所述第一导体层上部或者所述第二导体层底部；或者将所述基板内部挖空，所述信号处理模块封装于所述挖空的区域。

根据本发明一实施例，所述第一馈电线路与所述信号处理模块电性连接于第一信号岛；所述信号处理模块与所述第三馈电线路电性连接于第二信号岛；

其中，

所述第一信号岛、第二信号岛的周围分别设置有第一缝隙、第二缝隙。

根据本发明一实施例，所述信号处理模块通过键合技术、表面贴装、焊球阵列封装中的任意一种形式与所述第一信号岛、第二信号岛电性连接。

根据本发明一实施例，当所述基板与所述移动终端的主板垂直放置时，所述移动终端天线模组还包括低频天线；

其中，

所述低频天线的低频天线辐射体复用所述高频天线参考地，同时设置若干金属结构来构成完整的低频天线辐射体；所述低频天线的参考地是所述移动终端的主板地。

根据本发明一实施例，所述低频天线工作频率在15GHz以下。

根据本发明一实施例，所述高频天线工作频率在15GHz以上，且具有波束扫描的功能。

根据本发明一实施例，所述基板为柔性电路板、类载板、印刷电路板、陶瓷基板、玻璃基板、热塑性高分子材料基板、热固性高分子材料基板、复合材料基板中的任意一种或其组合。

根据本发明一实施例，所述高频天线形式为贴片天线、缝隙天线、波导天线、网格天线、印刷天线中的任意一种。

根据本发明一实施例，所述信号处理模块包括微芯片、晶元半导体元件。

根据本发明一实施例，所述信号处理模块的尺寸小于所述基板的尺寸。本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)通过设计高频天线能够用于移动终端的毫米波天线系统，高频段(例如毫米波频段)拥有非常丰富的尚未利用的频谱资源，可以满足5G通信的高传输速率的需求。

2)高频段具有频率高、波长短的特点，即使在较短的物理长度上传输也会引入相当大的损耗，将信号处理模块封装于第一导体层上部或者第二导体层底部；或者将基板内部挖空，信号处理模块封装于挖空的区域，减小了天线到信号处理模块之间的距离，这种设计可以极大地减小高频信号的传输损耗，更有利于信号的传输。

3)通过设置至少两组高频天线子单元，使得高频天线具有波束扫描功能。

4)通过设置低频天线，在移动终端上安装高频段天线的同时，也能兼顾现有的低频段应用；低频天线的低频天线辐射体复用高频天线参考地，同时设置若干金属结构来构成完整的低频天线辐射体，节约了天线的应用空间。

5)通过在导体层的表面覆盖介质层，介质层具有绝缘、防氧化的功能，能够保证天线的使用效果、延长天线寿命。

6)在第一信号岛和第二信号岛周围分别设置第一缝隙和第二缝隙，将第一信号岛、第二信号岛与高频天线参考地隔开。

7)将基板设计为柔性基板，柔性基板具有可折弯特性，可以折弯成不同形状以适应移动终端上安装空间的需求。

附图说明

图1为本发明的一种移动终端天线模组整体结构示意图(贴片天线)；

图2为图1中Section A方向的截面图；

图3为图1中area B的后视图；

图4为本发明的一种移动终端天线模组内部传输线示意图；

图5为图1中Section C方向的截面图；

图6为本发明的一种移动终端天线模组的基板为组合电路板的示图(垂直方向上的基板与水平方向上的基板为不同的电路板)；

图7为图6中基板的另一视角的示图；

图8为本发明的一种移动终端天线模组整体结构示意图(缝隙天线)；

图9为图8中Section D方向的截面图；

图10为本发明的一种移动终端天线模组应用到移动终端上的结构示意图(具有高频和低频两部分)。

附图标记说明：

101：基板；11：高频天线辐射体；12：信号处理模块；21：介质层；31：第一导体层；32：第二导体层；33：第一信号岛；34：第二信号岛；35：第一缝隙；36：第二缝隙；37：第一金属化过孔；38：信号传输线；39：高频天线参考地；40：第一馈电线路；41：第二馈电线路；42：第三馈电线路；61：移动终端主板地；62：移动终端。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种移动终端天线模组作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参看图1、图2、图3以及图5，一种移动终端天线模组，包括基板101、设置在基板101上的高频天线、信号处理模块12；其中，基板101包括若干导体层以及覆盖若干导体层的上表面或下表面的若干介质层21；基板101放置于移动终端62的侧边缘，与移动终端的主板垂直放置或平行放置；基板101两边最外侧的导体层分别是第一导体层31、第二导体层32；高频天线包括至少两个排列布置在基板101上的高频天线子单元；信号处理模块12的数量与高频天线子单元的数量一致，且信号处理模块12与高频天线子单元相对应；高频天线子单元包括高频天线辐射体11以及与高频天线辐射体11对应的高频天线参考地39；高频天线辐射体11设置在第一导体层31上或者同时设置在其它导体层上；高频天线参考地39设置在第二导体层32上或者同时设置在其它导体层上，且设置有高频天线参考地39的导体层通过第一金属化过孔37电性连接；高频天线辐射体11通过至少一路第一馈电线路40与信号处理模块12电性连接；参看图2以及图9，高频天线辐射体11通过直接相连或电磁耦合的形式与第一馈电线路40电性连接；设置在除第二导体层32之外的其它导体层上的高频天线参考地39通过第二馈电线路41与信号处理模块12电性连接；参看图4，移动终端62接收高频信号时，高频天线子单元将接收到的信号传输给信号处理模块12，信号处理模块12通过第三馈电线路42以及与第三馈电线路42电性连接的信号传输线38将处理之后的高频天线信号传输给信号后处理电路；移动终端62发射信号时与上述信号传输过程相反。

可以理解，无线频谱是移动通信系统最为宝贵的资源，而5G系统中的高传输速率、高数据密度需要更多的频谱资源来提供支持，通过设计高频天线模块能够用于移动终端的毫米波天线系统，高频段(例如毫米波频段)拥有非常丰富的尚未利用的频谱资源，可以满足5G通信的高传输速率的需求。通过设置至少两组高频天线子单元，使得高频天线具有波束扫描功能。通过在导体层的表面覆盖介质层21，介质层21具有绝缘、防氧化的功能，能够保证天线的使用效果、延长天线寿命。

另外，高频段具有频率高、波长短的特点，即使在较短的物理长度上传输也会引入相当大的损耗，将信号处理模块12封装于第一导体层31上部或者第二导体层32底部；或者将基板101内部挖空，信号处理模块12封装于挖空的区域，减小了天线到信号处理模块12之间的距离，这种设计可以极大地减小高频信号的传输损耗，更有利于信号的传输。

具体地，高频天线子单元为贴片天线、缝隙天线、波导天线、网格天线、印刷天线中的任意一种。参看图1以及图8，其中，图1为贴片天线，图8为缝隙天线。

具体地，高频天线工作频率在15GHz以上，且具有波束扫描的功能。

具体地，上述馈电线路可以为本领域常用的金属过孔线路。

进一步地，参看图2以及图3，第一馈电线路40与信号处理模块12电性连接于第一信号岛33；信号处理模块12与第三馈电线路42电性连接于第二信号岛34；其中，第一信号岛33、第二信号岛34的周围分别设置有第一缝隙35、第二缝隙36。设置第一缝隙35和第二缝隙36能够将第一信号岛33、第二信号岛34与高频天线参考地39隔开。

进一步地，信号处理模块12通过键合技术、表面贴装、焊球阵列封装中的任意一种形式与第一信号岛33、第二信号岛34电性连接。

进一步地，基板101为柔性电路板、类载板、印刷电路板、陶瓷基板101、玻璃基板101、热塑性高分子材料基板101、热固性高分子材料基板101、复合材料基板101中的任意一种，当然，参看图6以及图7，基板101也可以为上述电路板的组合。较佳地，基板101为柔性电路板。可以理解，将基板101设计为柔性基板101，柔性基板101具有可折弯特性。

参看图10，在一具体实施例中，当基板101与移动终端的主板垂直放置时，移动终端天线模组还包括低频天线；其中，低频天线的低频天线辐射体复用高频天线参考地39，同时设置若干金属结构来构成完整的低频天线辐射体；低频天线的参考地是移动终端主板地61相连。

通过设置低频天线，具体地，低频天线工作频率在15GHz以下，在移动终端上安装高频段天线的同时，也能兼顾现有的低频段应用，例如可以于现有的2G、3G、4G、LTE、WiFi、ISM等通信系统中。可以想象，随着移动终端里面留给天线的区域日益减少，会给天线及其整体的设计布局带来的较大挑战，低频天线的低频天线辐射体复用高频天线参考地39能够节约天线的应用空间。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种移动终端天线模组，其特征在于，包括基板、设置在所述基板上的高频天线、信号处理模块；

其中，

所述基板包括若干导体层以及覆盖所述若干导体层的上表面或下表面的若干介质层；

所述基板放置于所述移动终端的侧边缘，与所述移动终端的主板垂直放置；

所述基板两边最外侧的导体层分别是第一导体层、第二导体层；

所述高频天线包括至少两个排列布置在所述基板上的高频天线子单元；

所述信号处理模块与所述高频天线子单元相对应；

所述高频天线子单元包括高频天线辐射体以及与所述高频天线辐射体对应的高频天线参考地；

所述高频天线辐射体设置在所述第一导体层上或者同时设置在其它导体层上；

所述高频天线参考地设置在所述第二导体层上或者同时设置在其它导体层上，且设置有所述高频天线参考地的导体层通过第一金属化过孔电性连接；

所述高频天线辐射体通过至少一路第一馈电线路与所述信号处理模块电性连接；所述高频天线辐射体通过直接相连或电磁耦合的形式与所述第一馈电线路电性连接；

设置在除所述第二导体层之外的其它导体层上的高频天线参考地通过第二馈电线路与所述信号处理模块电性连接；

所述移动终端接收高频信号时，所述高频天线子单元将接收到的信号传输给所述信号处理模块，所述信号处理模块通过第三馈电线路以及与所述第三馈电线路电性连接的信号传输线将处理之后的所述高频天线信号传输给信号后处理电路；所述移动终端发射信号时与上述信号传输过程相反；

所述移动终端天线模组还包括低频天线；其中，所述低频天线的低频天线辐射体复用所述高频天线参考地，同时设置若干金属结构来构成完整的低频天线辐射体；所述低频天线的参考地与所述移动终端主板地相连。

2.如权利要求1所述移动终端天线模组，其特征在于，所述信号处理模块封装于所述第一导体层上部或者所述第二导体层底部；或者将所述基板内部挖空，所述信号处理模块封装于所述挖空的区域。

3.如权利要求2所述移动终端天线模组，其特征在于，所述第一馈电线路与所述信号处理模块电性连接于第一信号岛；所述信号处理模块与所述第三馈电线路电性连接于第二信号岛；

其中，

所述第一信号岛、第二信号岛的周围分别设置有第一缝隙、第二缝隙。

4.如权利要求3所述移动终端天线模组，其特征在于，所述信号处理模块通过键合技术、表面贴装、焊球阵列封装中的任意一种形式与所述第一信号岛、第二信号岛电性连接。

5.如权利要求1所述移动终端天线模组，其特征在于，所述低频天线工作频率在15GHz以下。

6.如权利要求1-5任意一项所述移动终端天线模组，其特征在于，所述高频天线工作频率在15GHz以上，且具有波束扫描的功能。

7.如权利要求6所述移动终端天线模组，其特征在于，所述基板为柔性电路板、类载板、印刷电路板、陶瓷基板、玻璃基板、热塑性高分子材料基板、热固性高分子材料基板、复合材料基板中的任意一种或其组合。

8.如权利要求6所述移动终端天线模组，其特征在于，所述高频天线形式为贴片天线、缝隙天线、波导天线、网格天线、印刷天线中的任意一种。

9.如权利要求1所述移动终端天线模组，其特征在于，所述信号处理模块包括微芯片、晶元半导体元件。

10.如权利要求1所述移动终端天线模组，其特征在于，所述信号处理模块的尺寸小于所述基板的尺寸。