CN108288757A - 一种无线移动终端及天线 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无线移动终端及天线，解决现有尾焰式天线辐射波瓣较窄，无线覆盖较窄且仅支持单一毫米波频率的问题。本发明的天线包括：第一天线，第一天线工作在第一毫米波频段；第二天线，第二天线位于第一天线的第一侧，第二天线工作在第二毫米波频段，第二毫米波频段内的频率大于第一毫米波频段内的频率；设置于第一天线第二侧的金属面，金属面包括至少一个弯曲边缘，至少一个弯曲边缘朝第一天线所在的方向弯曲，第一天线位于第二天线和弯曲边缘之间。该天线更有效地利用天线模块里的空间，可在足够增益之下，扩展尾焰式天线的辐射波瓣，达到更广的空间无线覆盖，且支持多频毫米波段，可达全球漫游能力，有更好的用户无线体验与产品竞争力。

Description

一种无线移动终端及天线
技术领域
本发明涉及通信应用的技术领域，尤其涉及一种无线移动终端及天线。
背景技术
由于5G(第五代移动通信)的脚步日益接近，故5G相关的天线需求便日益旺盛与受到瞩目，其中，对终端天线设计最具挑战性与新颖性的便是毫米波的天线阵列设计。而为了有更好的天线辐射空间覆盖，毫米波天线阵列往往会由辐射方向图互补(如尾焰式或称为端射(end-fire)与宽边辐射(broadside))的天线单元所组成，且为了克服毫米波高频的路径损耗，毫米波天线阵列在空间中的各方向的辐射波瓣上都希望有较好的增益以达到更佳的无线传输距离。故在足够增益之下，同时具有理想的辐射波瓣覆盖对毫米波天线设计是个重要的研究课题。
全球的5G毫米波常用频段基本有两区段，一个是26.5GHz到29.5GHz的毫米波低频频率区段，另一个是37GHz到42.5GHz的毫米波高频频率区段。故在上述的无线传输距离与空间覆盖的考量下，若要漫游全球5G毫米波频段，则需支持上述两毫米波频段。而5G毫米波天线阵列目前主流方案为透过系统封装SiP(system in package)的方式，形成AiP(Antenna in Package)封装天线，即毫米波天线阵列与射频芯片封装成一模块。
目前传统的5G毫米波天线阵列AiP模块中的尾焰式天线，往往由无源引向器(director)加上形状为平面且平直式的反射器(reflector)的准八木天线(quasi-YagiUda antenna)所形成，因缺少标准八木天线的引向器，而其辐射波瓣往往较窄，造成无线覆盖较窄，且在频段上往往只支持单一毫米波频率，无法全球漫游，而影响到用户无线体验与产品竞争力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线移动终端及天线，用以解决现有尾焰式天线辐射波瓣往往较窄，造成无线覆盖较窄，且仅支持单一毫米波频率的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种天线，包括：
第一天线，所述第一天线工作在第一毫米波频段；
第二天线，所述第二天线位于所述第一天线的第一侧，所述第二天线工作在第二毫米波频段，所述第二毫米波频段内的频率大于所述第一毫米波频段内的频率；
设置于所述第一天线第二侧的金属面，所述金属面包括至少一个弯曲边缘，所述至少一个弯曲边缘朝所述第一天线所在的方向弯曲，所述第一天线位于所述第二天线和所述弯曲边缘之间。
本发明还提供了一种无线移动终端，包括如上任一项所述的天线。
本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例的天线，包括第一天线和第二天线，其中第一天线工作在第一毫米波频段，第二天线工作在第二毫米波频段，第二毫米波频段内的频率大于第一毫米波频段内的频率，且第二天线位于第一天线的第一侧，第一天线的第二侧设置有金属面，金属面包括至少一个弯曲边缘，至少一个弯曲边缘朝第一天线所在的方向弯曲，第一天线位于第二天线和弯曲边缘之间。如此位于第一天线第二侧的金属面可作为第一天线的反射器，位于第一天线第一侧的第二天线可同时兼当第一天线的引向器，故可在复用结构的基础上，增加第一天线的辐射方向性与增益且有助辐射波瓣的扩展，故可提升第一天线的无线传输距离与空间无线覆盖的范围；另一方面，第一天线可作为第二天线的反射器，故同样地可在复用结构的基础上，增加第二天线的辐射方向性与增益，而可提升第二天线的无线传输距离。故此设计，天线可在足够增益之下，扩展了尾焰式天线的辐射波瓣，达到了更广的空间无线覆盖，且支持多频(如双频)毫米波段，可达成全球漫游能力，以有更好的产品竞争力，提高了用户的无线体验。
附图说明
图1为本发明实施例的天线的结构示意图；
图2为本发明实施例的天线的另一结构示意图；
图3为本发明实施例的天线的另一结构示意图；
图4为本发明实施例的毫米波射频前端的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及附图进行详细描述。
在本发明的一些实施例中，提供了一种天线，如图1至图3所示，包括：
第一天线10，所述第一天线10工作在第一毫米波频段；
第二天线20，所述第二天线20位于所述第一天线10的第一侧，所述第二天线20工作在第二毫米波频段，所述第二毫米波频段内的频率大于所述第一毫米波频段内的频率；
设置于所述第一天线10第二侧的金属面30，所述金属面30包括至少一个弯曲边缘31，所述至少一个弯曲边缘31朝所述第一天线10所在的方向弯曲，所述第一天线10位于所述第二天线20和所述弯曲边缘31之间。
本发明实施例的天线，位于第一天线10第二侧的金属面30可作为第一天线10的反射器，位于第一天线10第一侧的第二天线20可同时兼当第一天线10的引向器，故可在复用结构的基础上，增加第一天线10的辐射方向性与增益且有助辐射波瓣的扩展，故可提升第一天线10的无线传输距离与空间无线覆盖的范围；另一方面，第一天线10可作为第二天线20的反射器，故同样地可在复用结构的基础上，增加第二天线20的辐射方向性与增益，而可提升第二天线20的无线传输距离。故此设计，天线可在足够增益之下，扩展了尾焰式天线的辐射波瓣，达到了更广的空间无线覆盖，且支持多频(如双频)毫米波段，可达成全球漫游能力，以有更好的产品竞争力，提高了用户的无线体验。
其中，第一天线10工作在第一毫米波频段，第一毫米波频段如可为低频毫米波，第二天线20工作在第二毫米波频段，第二毫米波频段如可为高频毫米波，此时第一天线10为低频毫米波天线，第二天线20为高频毫米波天线，该天线组成了一组低频与高频的双频尾焰式辐射天线。
可选的，如图1至图3所示，所述弯曲边缘31呈抛物线。
此时，金属面30的弯曲边缘31呈抛物线，抛物线朝第一天线10所在的方向弯曲，金属面30可作为第一天线10的反射器。
具体的，所述弯曲边缘31的顶点与所述弯曲边缘31的焦点之间的距离等于所述弯曲边缘31的顶点与所述第一天线10之间的距离。
此时，弯曲边缘31的顶点与焦点之间的距离等于弯曲边缘31的顶点与第一天线10之间的距离，提升了天线性能。
可选的，所述第一天线10和所述第二天线20分别包括至少一个天线臂，但不限于此。所述第一天线10的金属臂设置在同一非金属面或设置在不同的非金属面上，所述第二天线20的金属臂设置在同一非金属面或设置在不同的非金属面上。
作为一种可选的实现方式，如图1所示，所述第一天线10的金属臂和所述第二天线20的金属臂设置在同一非金属面100；所述金属面30与所述非金属面100共平面。
此时，金属面30上的至少一个弯曲边缘31位于非金属面100上，金属面30与第一天线10共平面。
进一步地，所述第一天线10和所述第二天线20通过天线馈入线40串联；所述天线还包括：
与所述非金属面100垂直设置的金属板50，所述金属面30与所述第一天线10位于所述金属板50的同一侧，所述金属板50包括非导电区域60，所述天线馈入线40行经所述非导电区域60分别与所述第一天线10和第二天线20连接。
此时，天线馈入线40行经金属板50上的非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接，第一天线10和第二天线20两毫米波天线经由天线馈入线40串接成一组双频尾焰式辐射的天线。
其中，天线馈入线40具体包括两个天线馈入金属线，两个天线馈入金属线中至少有一个天线馈入金属线不位于所述非金属面100上。当第一天线10和第二天线20分别包括两个天线臂时，第一天线10的第一天线臂和第二天线20的第一天线臂通过第一天线馈入金属线连接，第一天线10的第二天线臂和第二天线20的第二天线臂通过第二天线馈入金属线连接，此时，若第一天线10的第一天线臂和第二天线20的第一天线臂位于非金属面100上，而第一天线10的第二天线臂和第二天线20的第二天线臂位于除非金属面100之外的其他非金属面上，则第一天线馈入金属线位于非金属面100上，第二天线馈入金属线位于其他非金属面上；若第一天线10的第一天线臂和第二天线臂，以及第二天线20的第一天线臂和第二天线臂均位于非金属面100上，此时，可将第一天线馈入金属线设置于非金属面100上，将第二天线馈入金属线设置于非金属面100的上方，并通过向下穿孔连接至第一天线10的第二天线臂和第二天线20的第二天线臂；若第一天线10的第一天线臂和第二天线20的第一天线臂位于除非金属面100之外的第一非金属面上，以及第一天线10的第二天线臂和第二天线20的第二天线臂位于除非金属面100之外的第二非金属面，此时，第一天线馈入金属线位于第一非金属面上，第二天线馈入金属线位于第二非金属面上。
下面对本发明实施例的天线的一具体结构举例说明如下：
如图1所示，本发明实施例的天线包括设置于非金属面100上的第一天线10(低频毫米波天线)和第二天线20(高频毫米波天线)，第二天线20位于第一天线10更为+Y的方向，即在+Y方向上第二天线20位于第一天线10的前方(第一天线10的第一侧)，且第一天线10的后方(第一天线10的第二侧)设置有金属面30，金属面30包括一个呈抛物线的弯曲边缘31，弯曲边缘31朝第一天线10所在的方向弯曲，即弯曲边缘31相对于第一天线10呈凸抛物线，且金属面30与非金属面100共平面，弯曲边缘31位于非金属面100上。第一天线10的后方还设置有与非金属面100垂直的金属板50，金属板50上包括非导电区域60，天线馈入线40行经非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接。该天线中，位于第一天线10后方的金属面30可作为第一天线10的反射器，位于第一天线10前方的第二天线20可同时兼当第一天线10的引向器，故可在复用结构的基础上，增加第一天线10的辐射方向性与增益且有助辐射波瓣的扩展，故可提升第一天线10的无线传输距离与空间无线覆盖的范围；另一方面，第一天线10可作为第二天线20的反射器，故同样地可在复用结构的基础上，增加第二天线20的辐射方向性与增益，而可提升第二天线20的无线传输距离。
其中第一天线10和第二天线20分别包括两个天线臂，第一天线10的单臂长为L1，臂宽为W1；而第二天线20的单臂长为L2，臂宽为W2。在第一天线10后方有一金属凸抛物线形区，即金属面30，做为是第一天线10的反射器(reflector)，而金属凸抛物线形区的凸抛物线的顶点(apex)与第一天线10之间的距离为D1，第一天线10与第二天线20之间的距离为D2；金属凸抛物线形区后方的金属板50的高度为H。优选地，L1与L2为各自对应频段中间频率的λg/4(即四分之一的导波波长)，而W1与W2范围为0.0001mm到30mm，D1为低频对应频段中间频率的λg/4(即四分之一的导波波长)，而D2为高频对应频段中间频率的λg/4，而凸抛物线则是以D1作为其焦点(focus)与顶点之间的距离进行形状设计，而金属凸抛物线形区后方的金属板50的高度H可视实际AiP工艺的层厚进行设计，优选地，H的范围为0.0001mm到30mm。当然，此金属板50可向下往-Z方向延伸，而天线馈入线40从此金属板50上的非导电区域60穿出而馈入第一天线10。图4为毫米波射频前端的主要功能模块，本发明实施例的毫米波天线可参考图4所示的功能模块，与前端射频系统进行搭配以达成信号传输。
作为另一种可选的实现方式，如图2所示，所述第一天线10的金属臂和所述第二天线20的金属臂设置在与同一非金属面100；所述金属面30与所述非金属面100垂直，且至少一个弯曲边缘31位于与所述非金属面100平行的平面上。
此时，金属面30上的至少一个弯曲边缘31位于与非金属面100平行的平面(X-Y平面)上，至少一个弯曲边缘31沿Z轴方向延伸成金属面30，金属面30与非金属面100垂直。
进一步地，所述第一天线10和所述第二天线20通过天线馈入线40串联；所述金属面30包括非导电区域60，所述天线馈入线40行经所述金属面30的非导电区域60分别与所述第一天线10和第二天线20连接。
此时，天线馈入线40行经金属面30上的非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接，第一天线10和第二天线20两毫米波天线经由天线馈入线40串接成一组双频尾焰式辐射的天线。
其中，天线馈入线40具体可为天线馈入金属线。
下面对本发明实施例的天线的另一具体结构举例说明如下：
如图2所示，本发明实施例的天线包括设置于非金属面100上的第一天线10(低频毫米波天线)和第二天线20(高频毫米波天线)，第二天线20位于第一天线10更为+Y的方向，即在+Y方向上第二天线20位于第一天线10的前方(第一天线10的第一侧)，且第一天线10的后方(第一天线10的第二侧)设置有金属面30，金属面30在与非金属面100平行的上下两个平面(X-Y平面)形成两个弯曲边缘31，下方的弯曲边缘31沿着+Z轴延伸成金属面30，金属面30与非金属面100垂直，且弯曲边缘31朝第一天线10所在的方向弯曲，即弯曲边缘31相对于第一天线10呈凸抛物线。金属面30上包括非导电区域60，天线馈入线40行经非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接。该天线中，位于第一天线10后方的金属面30可作为第一天线10的反射器，位于第一天线10前方的第二天线20可同时兼当第一天线10的引向器，故可在复用结构的基础上，增加第一天线10的辐射方向性与增益，而可提升第一天线10的无线传输距离；另一方面，第一天线10可作为第二天线20的反射器，故同样地可在复用结构的基础上，增加第二天线20的辐射方向性与增益，而可提升第二天线20的无线传输距离。
其中第一天线10和第二天线20分别包括两个天线臂，第一天线10的单臂长为L1，臂宽为W1；而第二天线20的单臂长为L2，臂宽为W2。在第一天线10后方有一金属凸抛物线形墙面，即金属面30，做为是第一天线10的反射器(reflector)，而金属凸抛物线形墙面的凸抛物线的顶点(apex)与第一天线10之间的距离为D1，第一天线10与第二天线20之间的距离为D2；金属凸抛物线形墙面(金属面30)的高度为H。优选地，L1与L2为各自对应频段中间频率的λg/4(即四分之一的导波波长)，而W1与W2范围为0.0001mm到30mm，D1为低频对应频段中间频率的λg/4，而D2为高频对应频段中间频率的λg/4，而凸抛物线则是以D1作为其焦点(focus)与顶点之间的距离进行形状设计，而金属凸抛物线形墙面(金属面30)的高度H可视实际AiP工艺的层厚进行设计，优选地，H的范围为0.0001mm到30mm。当然，此金属面30可向下往-Z方向延伸。
作为另一种可选的实现方式，如图3所示，所述第一天线10的金属臂和所述第二天线20的金属臂设置在与同一非金属面100；所述金属面30与所述非金属面100相交，且所述至少一个弯曲边缘31位于与所述非金属面100垂直的平面上。
此时，金属面30上的至少一个弯曲边缘31位于与非金属面100垂直的平面(Y-Z平面)上，弯至少一个曲边缘31沿X轴方向延伸成金属面30，金属面30与非金属面100相交。
进一步地，所述第一天线10和所述第二天线20通过天线馈入线40串联；所述金属面30包括非导电区域60，所述天线馈入线40行经所述金属面30的非导电区域60分别与所述第一天线10和第二天线20连接。
此时，天线馈入线40行经金属面30上的非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接，第一天线10和第二天线20两毫米波天线经由天线馈入线40串接成一组双频尾焰式辐射的天线。
其中，天线馈入线40具体可为天线馈入金属线。
下面对本发明实施例的天线的另一具体结构举例说明如下：
如图3所示，本发明实施例的天线包括设置于非金属面100上的第一天线10(低频毫米波天线)和第二天线20(高频毫米波天线)，第二天线20位于第一天线10更为+Y的方向，即在+Y方向上第二天线20位于第一天线10的前方(第一天线10的第一侧)，且第一天线10的后方(第一天线10的第二侧)设置有金属面30，金属面30在与非金属面100垂直的左右两个平面(Y-Z平面)形成两个弯曲边缘31，右侧的弯曲边缘31沿着+X轴延伸成金属面30，金属面30与非金属面100垂直，且弯曲边缘31朝第一天线10所在的方向弯曲，即弯曲边缘31相对于第一天线10呈凸抛物线。金属面30上包括非导电区域60，天线馈入线40行经非导电区域60分别与第一天线10和第二天线20连接。该天线中，位于第一天线10后方的金属面30可作为第一天线10的反射器，位于第一天线10前方的第二天线20可同时兼当第一天线10的引向器，故可在复用结构的基础上，增加第一天线10的辐射方向性与增益且有助辐射波瓣的扩展，故可提升第一天线10的无线传输距离与空间无线覆盖的范围；另一方面，第一天线10可作为第二天线20的反射器，故同样地可在复用结构的基础上，增加第二天线20的辐射方向性与增益，而可提升第二天线20的无线传输距离。
其中第一天线10和第二天线20分别包括两个天线臂，第一天线10的单臂长为L1，臂宽为W1；而第二天线20的单臂长为L2，臂宽为W2。在第一天线10后方有一金属凸抛物线形墙面，即金属面30，做为是第一天线10的反射器(reflector)，而金属凸抛物线形墙面的凸抛物线的顶点(apex)与第一天线10之间的距离为D1，第一天线10与第二天线20之间的距离为D2；金属凸抛物线形墙面(金属面30)的高度为H。优选地，L1与L2为各自对应频段中间频率的λg/4，而W1与W2范围为0.0001mm到30mm，D1为低频对应频段中间频率的λg/4，而D2为高频对应频段中间频率的λg/4，而凸抛物线则是以D1作为其焦点(focus)与顶点之间的距离进行形状设计，而金属凸抛物线形墙面(金属面30)的高度H可视实际AiP工艺的层厚进行设计，优选地，H的范围为0.0001mm到30mm。当然，此金属面30可向下往-Z方向延伸。
本发明实施例的天线，可在基本不增加成本下，更有效率地利用天线模块里的空间(面积与体积)，天线可在足够增益之下，扩展了尾焰式天线的辐射波瓣，达到了更广的空间无线覆盖，并且支持多频(如双频)毫米波段，可达成全球漫游能力，以有更好的产品竞争力，而提高用户的无线体验。
在本发明的一些实施例中，还提供了一种无线移动终端，包括如上任一项所述的天线。
其中，上述天线的所述实现实例均适用于该无线移动终端的实施例中，也能达到相同的技术效果。
本发明专利保护范围包含但不仅局限于上述提出的实施例与其内的结构形状，尺寸，方向，位置，实现形式，及接地脚位的排列组合与数目,与金属条数量和组合，或天线放置，频段，架构，与组合等，其他基于本专利发明的基础思维精神上的应用与设计皆在本专利保护涵盖的范围内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种天线，其特征在于，包括：
第一天线(10)，所述第一天线(10)工作在第一毫米波频段；
第二天线(20)，所述第二天线(20)位于所述第一天线(10)的第一侧，所述第二天线(20)工作在第二毫米波频段，所述第二毫米波频段内的频率大于所述第一毫米波频段内的频率；
设置于所述第一天线(10)第二侧的金属面(30)，所述金属面(30)包括至少一个弯曲边缘(31)，所述至少一个弯曲边缘(31)朝所述第一天线(10)所在的方向弯曲，所述第一天线(10)位于所述第二天线(20)和所述弯曲边缘31之间。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述弯曲边缘(31)呈抛物线。
3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述弯曲边缘(31)的顶点与所述弯曲边缘(31)的焦点之间的距离等于所述弯曲边缘(31)的顶点与所述第一天线(10)之间的距离。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)和所述第二天线(20)分别包括至少一个天线臂；
所述第一天线(10)的金属臂设置在同一非金属面或设置在不同的非金属面上，所述第二天线(20)的金属臂设置在同一非金属面或设置在不同的非金属面上。
5.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)的金属臂和所述第二天线(20)的金属臂设置在同一非金属面(100)；所述金属面(30)与所述非金属面(100)共平面。
6.根据权利要求5所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)和所述第二天线(20)通过天线馈入线(40)串联；所述天线还包括：
与所述非金属面(100)垂直设置的金属板(50)，所述金属面(30)与所述第一天线(10)位于所述金属板(50)的同一侧，所述金属板(50)包括非导电区域(60)，所述天线馈入线(40)行经所述非导电区域(60)分别与所述第一天线(10)和第二天线(20)连接。
7.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)的金属臂和所述第二天线(20)的金属臂设置在同一非金属面(100)；所述金属面(30)与所述非金属面(100)垂直，且至少一个弯曲边缘(31)位于与所述非金属面(100)平行的平面上。
8.根据权利要求4所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)的金属臂和所述第二天线(20)的金属臂设置在同一非金属面(100)；所述金属面(30)与所述非金属面(100)相交，且至少一个弯曲边缘(31)位于与所述非金属面(100)垂直的平面上。
9.根据权利要求7或8所述的天线，其特征在于，所述第一天线(10)和所述第二天线(20)通过天线馈入线(40)串联；所述金属面(30)包括非导电区域(60)，所述天线馈入线(40)行经所述金属面(30)的非导电区域(60)分别与所述第一天线(10)和第二天线(20)连接。
10.一种无线移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的天线。
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