CN108376828A - 天线系统及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线系统，应用于移动终端，移动终端包括3D玻璃壳体和收容于3D玻璃壳体内的PCB板，天线系统包括至少一个天线组件，每个天线组件包括收容于3D玻璃壳体内并与PCB板结合固定的柔性电路板，柔性电路板包括向第一方向弯折延伸第一部分和向第二方向弯折延伸的第二部分，天线组件还包括设置于第一部分上的第一天线阵列和设置于第二部分上的第二天线阵列，第一天线阵列和第二天线阵列分别通过第一部分和第二部分贴附于3D玻璃壳体内侧表面。与相关技术相比，本发明提供的一种天线系统，其辐射的电磁波空间损耗小、天线与3D玻璃壳结合紧密、机械稳定性良好且不容易损坏天线而导致失效或者性能变差。

Description

天线系统及移动终端

【技术领域】

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种天线系统及移动终端。

【背景技术】

随着移动通讯技术的发展，手机、PAD、笔记本电脑等逐渐成为生活中不可或缺的电子产品，并且该类电子产品都更新为增加天线系统使其具有通讯功能的电子通讯产品。

5G作为全球业界的研发焦点，其三个主要应用场景：增强型移动宽带、大规模机器通信、高可靠低延时通信。这三个应用场景分别对应着不同的关键指标，其中增强型移动带宽场景下用户峰值速度为20Gbps，最低用户体验速率为100Mbps。毫米波独有的高载频、大带宽特性是实现5G超高数据传输速率的主要手段，因此，毫米波频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障。

然而，毫米波由于该频段电磁波剧烈的空间损耗，利用毫米波频段的无线通信系统需要采用相控阵的架构。通过移相器使得各个阵元的相位按一定规律分布，从而形成高增益波束，并且通过相移的改变使得波束在一定空间范围内扫描。单个相控阵天线的扫描覆盖范围一般小于一个半球，手机等通讯终端若采用单阵列的形式作为天线系统可能会造成信号不稳定的问题。

因此，有必要提供一种新的天线系统及通讯终端解决上述问题。

【发明内容】

本发明需要解决的技术问题是提供一种增益高、覆盖效率高且信号稳定的天线系统及移动终端。

本发明的技术方案如下：一种天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃壳体和收容于所述3D玻璃壳体内的PCB板，其特征在于，所述天线系统包括至少一个天线组件，每个所述天线组件包括收容于所述3D玻璃壳体内并与所述PCB板结合固定的柔性电路板，所述柔性电路板包括向第一方向弯折延伸第一部分和向第二方向弯折延伸的第二部分，所述天线组件还包括设置于所述第一部分上的第一天线阵列和设置于所述第二部分上的第二天线阵列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别通过所述第一部分和所述第二部分贴附于所述3D玻璃壳体内侧表面。

优选的，所述3D玻璃壳体包括3D玻璃侧壁，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均贴附于所述3D玻璃侧壁内侧表面。

优选的，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别印刷于所述第一部分和所述第二部分。

优选的，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均包括多个辐射天线，多个所述辐射天线沿所述3D玻璃侧壁的周向方向阵列设置。

优选的，所述辐射天线为毫米波天线。

优选的，所述辐射天线包括辐射部和引向体。

优选的，所述天线系统还包括设置于所述PCB板上的移相器，所述天线组件与所述移相器电连接以实现波束扫描。

优选的，所述3D玻璃侧壁包括首尾相接的第一长边侧壁、第一短边侧壁、第二长边侧壁和第二短边侧壁，所述天线系统包括设置在所述第一长边侧壁和所述第一短边侧壁交接处的第一天线组件和设置在所述第二长边侧壁和所述第二短边侧壁交接处的第二天线组件。

优选的，所述第一天线组件的所述第一天线阵列贴附于所述第一长边侧壁的内侧表面，所述第一天线组件的所述第二天线阵列贴附于所述第一短边侧壁的内侧表面，所述第二天线组件的所述第一天线阵列贴附于所述第二长边侧壁的内侧表面，所述第二天线组件的所述第二天线阵列贴附于所述第二短边侧壁的内侧表面。

本发明还提供了一种移动终端，包括上述天线系统。

与相关技术相比，本发明提供的天线系统具有如下有益效果：

1)将馈电网络、移相器和控制电路设置在PCB板上，实现与主板的一体化；

2)将辐射天线贴附在柔性电路板上，便于弯折，实现辐射天线与3D玻璃壳体紧密贴合；

3)将辐射天线放置于3D玻璃侧壁，减少移动终端内的金属体对辐射天线的辐射性能的影响，减少电磁波空间损耗；

4)将辐射天线放置于柔性电路板，将馈电网络、移相器和控制电路设置在PCB板上，实现充分利用移动终端内部空间的同时大大缩减了辐射天线的整体尺寸；

5)采用柔性电路板，实现辐射天线与3D玻璃壳体紧密贴合，不但不会影响辐射天线的辐射性能，而且还避免了因为3D玻璃壳体和辐射天线间存在空气而产生的方向图畸变；

6)通过柔性电路板将辐射天线紧密贴附于3D玻璃壳体内侧表面，使得天线组件具有更好的机械稳定性，不会因摔落、震荡等原因导致辐射天线的损坏、失效或者辐射性能变差；

7)天线组件包括两个天线阵列，利用波束倾斜技术，一个移动终端只需要两组天线组件即可实现全空间波束覆盖，减少了天线阵列的数量。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明移动终端的结构示意图；

图2为本发明天线组件的结构示意图；

图3(a)和图3(b)为本发明辐射天线的结构示意图；

图4为本发明天线系统的布局位置示意图；

图5为本发明辐射天线的方向图；

图6为本发明天线系统的覆盖效率图；

图7为本发明天线系统的总扫描模式图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种移动终端100，例如手机，包括3D玻璃壳体1以及收容于所述3D玻璃壳体1内的PCB板2和天线系统，所述天线系统包括至少一个天线组件3。

请一并参阅图1和图2，所述天线组件3包括收容于所述3D玻璃壳体1内并与所述PCB板2结合固定的柔性电路板30，所述柔性电路板30的一端与所述PCB板2结合固定，另一端弯折以与所述3D玻璃壳体1的内侧表面紧密贴合。

所述柔性电路板30包括向第一方向弯折延伸第一部分301和向第二方向弯折延伸的第二部分302，所述第一方向和所述第二方向可以为相同的方向，也可以为不同的方向，在本发明提供的具体实施例中，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

所述天线组件3包括设置于所述第一部分301上的第一天线阵列31和设置于所述第二部分302上的第二天线阵列32，所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32用于辐射和接收电磁波。所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32可以分别随所述第一部分301和所述第二部分302弯折，从而实现所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32分别通过所述第一部分301和所述第二部分302紧密贴附于所述3D玻璃壳体1内侧表面。具体的，所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32分别印刷于所述第一部分301和所述第二部分302，在保障了所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32的结构稳定性的前提下，极大降低了所述天线组件3的厚度，且易于随同所述柔性电路板30弯折。

所述第一天线阵列31包括多个辐射天线310，所述第二天线阵列32包括多个辐射天线320，在本实施方式中，所述辐射天线310为四个。请具体参阅图3(a)、图3(b)，所述辐射天线310包括辐射部310a和引向体310b，所述辐射部310a和所述引向体310b间隔设置并耦合。所述引向体310a具有引向功能，具体而言，所述引向体310b将所述辐射天线310的辐射波束向所述引向体310b所在方向引导，从而实现波束倾斜。以图3中的坐标轴为参考，所述辐射天线310的辐射部310a布设在XY平面上，当不设有引向体310b时，其辐射波束垂直于XY平面并朝向Z轴正轴方向，当设有引向体310b时，其原本指向Z轴正轴的辐射波束将向X轴正轴方向倾斜，即向引向体310b的方向倾斜，其方向图如图5所示。

在本实施方式中，如图4所示，所述3D玻璃壳体1包括3D玻璃侧壁11。所述天线系统包括两个上述天线组件3，分别为第一天线组件3a和第二天线组件3b，每个天线组件均包括第一天线阵列31和第二天线阵列32，且所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32均贴附于所述3D玻璃侧壁11的内侧表面。具体的，3D玻璃侧壁11包括首尾相接的第一长边侧壁111、第一短边侧壁112、第三长边侧壁113、第四短边侧壁114，第一天线组件3a设置在第一长边侧壁111和第一短边侧壁112交接处的角，第二天线组件3b设置在第二长边侧壁113和第二短边侧壁114交接处的角，所述第一天线组件4的所述第一天线阵列31贴附于所述第一长边侧壁111的内侧表面，所述第一天线组件3a的所述第二天线阵列32贴附于所述第一短边侧壁112的内侧表面，所述第二天线组件3b的所述第一天线阵列31贴附于所述第二长边侧壁113的内侧表面，所述第二天线组件3b的所述第二天线阵列32贴附于所述第二短边侧壁114的内侧表面。将天线阵列放置于3D玻璃侧壁11，减少移动终端100内的金属体对所述辐射天线310、320的辐射性能的影响，减少电磁波空间损耗。

在本实施方式中，如图4所示的天线系统中，每个天线组件的第一天线阵列31和第二天线阵列32中的引向体310b相对于辐射部310a的位置关系相反，以使得同一天线组件中的两个天线阵列的辐射波束向相反方向倾斜。例如，所述第一天线组件3a中，所述第一天线阵列31的引向体310b相对于所述辐射部310a位于X轴的正轴方向，所述第二天线阵列32的引向体310b相对于所述辐射部310a位于X轴的负轴方向，则第一天线阵列31的辐射波束朝向第一长边侧壁111朝外的方向并向X轴正轴方向倾斜，第二天线阵列32的辐射波束朝向第一短边侧壁112朝外的方向并向X轴负轴方向倾斜。类似的，第二天线组件3b中，第一天线阵列31的辐射波束朝向第二长边侧壁113朝外的方向并向X轴正轴方向倾斜，第二天线阵列32的辐射波束朝向第二短边侧壁114朝外的方向并向X轴负轴方向倾斜。如此，通过第一天线组件3a和第二天线组件3b，及其中4个天线阵列，便可以使各个方向受到辐射波束的覆盖。这样，可以实现天线系统的高增益和高覆盖率。具体如图6和图7所示，基本实现了全空间波束覆盖，而且覆盖效率高。

需要说明的是，在其他实施例中，第一天线阵列31和第二天线阵列32的波束倾斜方向与本实施方式相反，并不做限制，只要通过两个天线组件的组合可以将移动终端周围的各个方向收到波束辐射即可。

在本发明优选的实施例中，所述辐射天线310、320为毫米波天线，实现所述天线组件3具有更高的信号传输速率。

在本实施方式中，所述天线系统还包括设置于所述PCB板上的移相器33，所述各天线组件与所述移相器33电连接以实现波束扫描。

所述天线组件3还包括设置于所述PCB板2上的天线控制电路、馈电网络等，所述天线控制电路与所述第一天线阵列31和所述第二天线阵列32连接，实现与所述移动终端100内的主板的一体化。

与相关技术相比，本发明提供的所述天线组件3具有如下有益效果：

1)将馈电网络、移相器和控制电路等天线控制电路33设置在PCB板2上，实现与主板的一体化；

2)将辐射天线贴附在柔性电路板30上，便于弯折，实现辐射天线与3D玻璃壳体1紧密贴合；

3)将辐射天线放置于3D玻璃侧壁11，减少移动终端100内的金属体对辐射天线的辐射性能的影响，减少电磁波空间损耗；

4)将辐射天线放置于柔性电路板30，将馈电网络、移相器和控制电路等天线控制电路设置在PCB板2上，实现充分利用移动终端100内部空间的同时大大缩减了辐射天线的整体尺寸；

5)采用柔性电路板30，实现辐射天线与3D玻璃壳体1紧密贴合，不但不会影响辐射天线的辐射性能，而且还避免了因为3D玻璃壳体1和辐射天线间存在空气而产生的方向图畸变；

6)通过柔性电路板30将辐射天线紧密贴附于3D玻璃壳体1内侧表面，使得天线组件3具有更好的机械稳定性，不会因摔落、震荡等原因导致辐射天线的损坏、失效或者辐射性能变差；

7)天线组件包括两个天线阵列，利用波束倾斜技术，一个移动终端只需要两组天线组件即可实现全空间波束覆盖，减少了天线阵列的数量。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃壳体和收容于所述3D玻璃壳体内的PCB板，其特征在于，所述天线系统包括至少一个天线组件，每个所述天线组件包括收容于所述3D玻璃壳体内并与所述PCB板结合固定的柔性电路板，所述柔性电路板包括向第一方向弯折延伸第一部分和向第二方向弯折延伸的第二部分，所述天线组件还包括设置于所述第一部分上的第一天线阵列和设置于所述第二部分上的第二天线阵列，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别通过所述第一部分和所述第二部分贴附于所述3D玻璃壳体内侧表面。

2.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述3D玻璃壳体包括3D玻璃侧壁，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均贴附于所述3D玻璃侧壁内侧表面。

3.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列分别印刷于所述第一部分和所述第二部分。

4.根据权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线阵列和所述第二天线阵列均包括多个辐射天线，多个所述辐射天线沿所述3D玻璃侧壁的周向方向阵列设置。

5.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述辐射天线为毫米波天线。

6.根据权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述辐射天线包括辐射部和引向体。

7.根据权利要求6所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括设置于所述PCB板上的移相器，所述天线组件与所述移相器电连接以实现波束扫描。

8.根据权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述3D玻璃侧壁包括首尾相接的第一长边侧壁、第一短边侧壁、第二长边侧壁和第二短边侧壁，所述天线系统包括设置在所述第一长边侧壁和所述第一短边侧壁交接处的第一天线组件和设置在所述第二长边侧壁和所述第二短边侧壁交接处的第二天线组件。

9.根据权利要求8所述的天线系统，其特征在于，所述第一天线组件的所述第一天线阵列贴附于所述第一长边侧壁的内侧表面，所述第一天线组件的所述第二天线阵列贴附于所述第一短边侧壁的内侧表面，所述第二天线组件的所述第一天线阵列贴附于所述第二长边侧壁的内侧表面，所述第二天线组件的所述第二天线阵列贴附于所述第二短边侧壁的内侧表面。

10.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的天线系统。