CN109149069A - Aog天线系统及移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种AOG天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖和与所述3D玻璃后盖相对间隔设置的主板，所述AOG天线系统包括设于所述主板与所述3D玻璃后盖之间并与所述主板电连接的封装天线和成型于所述3D玻璃后盖表面的金属天线，所述金属天线与所述封装天线的位置相对应且通过所述封装天线耦合馈电。与相关技术相比，本发明提供的AOG天线系统通过在3D玻璃后盖表面设置与移动终端内部封装天线耦合馈电的金属天线，极大地降低了3D玻璃后盖对天线性能的影响，天线辐射效率高，增益降低小，保证了通信效果。

Description

AOG天线系统及移动终端
【技术领域】
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种AOG(Antenna On Glass,玻璃表面天线)天线系统及移动终端。
【背景技术】
5G作为全球业界的研发焦点，发展5G技术制定5G标准已经成为业界共识。国际电信联盟ITU在2015年6月召开的ITU-RWP5D第22次会议上明确了5G的三个主要应用场景：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。目前3GPP正在对5G技术进行标准化工作，第一个5G非独立组网(NSA)国际标准于2017年12月正式完成并冻结，并计划在2018年6月完成5G独立组网标准。3GPP会议期间诸多关键技术和系统架构等研究工作得到迅速聚焦，其中包含毫米波技术。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。
毫米波频段丰富的带宽资源为高速传输速率提供了保障，但是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。
天线作为射频前端系统中不可缺少的部件，在射频电路向着集成化、小型化方向发展的同时，将天线与射频前端电路进行系统集成和封装成为未来射频前端发展的必然趋势。封装天线(AiP)技术是通过封装材料与工艺将天线集成在携带芯片的封装内，很好地兼顾了天线性能、成本及体积，深受广大芯片及封装制造商的青睐。目前高通，Intel，IBM等公司都采用了封装天线技术。毋庸置疑，AiP技术也将为5G毫米波移动通信系统提供很好的天线解决方案。
金属中框配合3D玻璃是未来全面屏手机结构设计中的主流方案，能提供更好的保护、美观度、热扩散、色彩度以及用户体验。然而由于3D玻璃较高的介电常数，会严重影响毫米波天线的辐射性能，降低天线阵列增益等。
因此，实有必要提供一种新的AOG天线系统以解决上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种AOG天线系统，其能够极大降低3D玻璃后盖对移动终端内部封装天线的影响。
本发明的技术方案如下：一种AOG天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖和与所述3D玻璃后盖相对间隔设置的主板，所述AOG天线系统包括设于所述主板与所述3D玻璃后盖之间并与所述主板电连接的封装天线和成型于所述3D玻璃后盖表面的金属天线，所述金属天线与所述封装天线的位置相对应且通过所述封装天线耦合馈电。
优选地，所述封装天线包括基板、设于所述基板朝向所述3D玻璃后盖的一侧的封装天线单元、设于所述基板背离所述3D玻璃后盖的一侧的集成电路芯片及设于所述基板内连接所述封装天线单元和所述集成电路芯片的电路，所述电路与所述主板连接。
优选地，所述AOG天线系统为毫米波相控阵AOG天线系统。
优选地，所述金属天线和所述封装天线均为一维直线阵，所述金属天线包括多个金属天线单元，所述封装天线包括多个所述封装天线单元，每个所述金属天线单元与一个所述封装天线单元间隔设置并耦合。
优选地，所述金属天线通过印刷导电银浆法或者印刷LDS油墨法成型于所述3D玻璃后盖背离所述主板的表面。
优选地，所述金属天线通过印刷导电银浆法或者印刷LDS油墨法成型于所述3D玻璃后盖朝向所述主板的表面。
优选地，所述封装天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。
优选地，所述金属天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。
优选地，所述金属天线表面贴敷有保护膜。
本发明还提供一种移动终端，其包括上文所述的的AOG天线系统。
与相关技术相比，本发明提供的AOG天线系统及移动终端具有如下有益效果：极大地降低了3D玻璃后盖对天线性能的影响，天线辐射效率高，增益降低小，保证了通信效果；所述毫米波相控阵天线系统采用线阵而非平面的毫米波阵列天线，在手机中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度、以及波束管理的复杂度。
【附图说明】
图1为本发明提供的移动终端的部分结构示意图；
图2为图1所示移动终端中3D玻璃后盖、AOG天线系统及主板的连接示意图；
图3为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中的回波损耗对比图；
图4为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中的隔离度对比图；
图5(a)为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中，各天线单元相移为0°时的辐射方向图；
图5(b)为本发明提供的AOG天线系统在自由空间中，各天线单元相移为0°时的辐射方向图；
图6(a)为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中，各天线单元相移为45°时的辐射方向图；
图6(b)为本发明提供的AOG天线系统在自由空间中，各天线单元相移为45°时的辐射方向图；
图7为本发明提供的AOG天线系统的覆盖效率曲线。
【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，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。
如图1-2所示，本发明实施例提供一种移动终端100，该移动终端可以是手机、ipad以及POS机等，本发明对此不作限定，所述移动终端包括边框1、盖合于所述边框1并与其围成收容空间的3D玻璃后盖2、收容于所述收容空间内并与所述3D玻璃后盖2间隔设置的主板3和AOG天线系统4。所述3D玻璃后盖2可以通过胶粘剂盖合在所述边框1上，或者可以在所述边框1和所述3D玻璃后盖2上分别设置相应的卡扣结构，使得3D玻璃后盖2可以通过卡接方式固定连接在所述边框1上，或者所述边框1与所述3D玻璃后盖一体成型。所述3D玻璃后盖2能提供更好的保护、美观度、热扩散、色彩度以及用户体验。所述AOG天线系统4可以接收和发送电磁波信号，进而实现移动终端的通信功能。
所述AOG天线系统4为毫米波相控阵天线系统，具体地，所述AOG天线系统4包括设于所述主板3与所述3D玻璃后盖2之间并与所述主板3电连接的封装天线41、以及成型于所述3D玻璃后盖2表面的金属天线42，所述金属天线42与所述封装天线41的位置相对应且通过所述封装天线耦合馈电。
通常，由于3D玻璃较高的介电常数较大,作为移动终端的后盖会严重影响内部封装的毫米波阵列天线的辐射性能，降低辐射效率，降低增益以及由于表面波的影响导致的辐射方向图失真，通常情况下相比于自由空间天线辐射，0.7mm厚的3D玻璃会导致2.5～3.5dB的增益衰减，以及严重的辐射方向图失真。本发明中，通过利用所述3D玻璃后盖2作为天线的介质基板，在所述3D玻璃后盖2表面设置与内部封装天线耦合馈电的金属天线42，能够极大地降低了所述3D玻璃后盖2对天线性能的影响，保持了优异的天线效率避免了辐射方向图的失真。
具体地，所述封装天线41包括基板411、设于所述基板411朝向所述3D玻璃后盖2的一侧的多个封装天线单元412、设于所述基板411背离所述3D玻璃后盖2的一侧的集成电路芯片413及设于所述基板411内连接所述封装天线单元412和所述集成电路芯片413的电路414，所述电路414与所述主板3连接。具体地，所述封装天线41可以通过BGA封装技术与主板连接。
所述金属天线42可以成型于所述3D玻璃后盖2的内表面，即所述3D玻璃后盖2朝向所述主板3的表面，还可以成型于所述3D玻璃后盖2的外表面，即所述3D玻璃后盖2背离所述主板3的表面，在本实施例中，所述金属天线42成型于所述3D玻璃后盖2的外表面。
所述3D玻璃后盖2的各个表面可以全部设计为平面，或者部分表面设计为平面，另一部分表面设计为曲面，以满足不同用户对产品的需求。所述金属天线42可以通过印刷导电银浆法或者印刷LDS油墨法成型于所述3D玻璃后盖2的表面。当所述金属天线42成型于所述3D玻璃后盖2的外表面时，为了避免所述金属天线42影响所述移动终端100的美观度，可以将所述金属天线42设计在logo附近，或者在所述金属天线42表面贴敷保护膜，既避免影响美观，又可以起到保护天线的作用，所述保护膜优选为低介电层薄膜或塑料。
进一步地，所述封装天线41和所述金属天线42均为一维直线阵，在手机中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度、以及波束管理的复杂度。优选的，所述封装天线41为1*4的直线阵，所述金属天线42也为1*4的直线阵，即所述封装天线41包括4个所述封装天线单元412，所述金属天线42包括4个金属天线单元421，每个所述金属天线单元421与一个所述封装天线单元412间隔设置并耦合。
每个所述封装天线单元412均与一个移相器连接，所述移相器为5bit移相器，其精度为11.25°。
更进一步地，所述封装天线41选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种；所述金属天线42选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种，优选的，所述封装天线41及所述金属天线42均为正方形贴片天线。
在本实施例中，所述3D玻璃后盖2的介电常数为6.3+i0.039，厚度为0.7mm；所述封装天线41的基板411采用6层高频低损PCB板材压合制成，其核心层采用Rogers4350B，厚度为0.254mm，其余介质层采用Rogers4450F压合，厚度为0.2mm。当然，需要说明的是，本申请并不限制所述3D玻璃后盖2的介电常数，也并不限制所述封装天线41的基板411的层数、厚度及制成方式。
请参阅图3，为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中的回波损耗对比图，其中实线和虚线分别代表AOG天线系统在移动终端中和在自由空间中的回波损耗，此处所指的自由空间是指将本发明提供的AOG天线系统中的3D玻璃后盖去除的情况。从图3中可看出，所述AOG天线系统在移动终端中相比于在自由空间中，宽带几乎不受影响，带宽2.6GHz(26.6～29.2GHz)频带内回波损耗S11＜-10dB。
请参阅图4，为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中的隔离度对比图，其中实线和虚线分别代表AOG天线系统在移动终端中和在自由空间中的隔离度。从图4中可看出，所述AOG天线系统在移动终端中相比于在自由空间中，提高了天线单元间的隔离度，在带宽范围内满足隔离度S21＜-22dB。
请结合参阅图5(a)和图5(b)，分别为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中，各天线单元相移为0°时的辐射方向图。从图中看出，所述AOG天线系统在移动终端中方向图保持不失真，并且在各天线单元相移为0°时，增益仅降低0.75dB；再请结合参阅图6(a)和图6(b)，分别为本发明提供的AOG天线系统在移动终端中与在自由空间中，各天线单元相移为45°时的方向图。从图中看出，所述AOG天线系统在移动终端中方向图保持不失真，并且在相移为45°时，增益仅降低1.75dB。因此，可以得出在玻璃后盖表面设置金属天线后，极大地降低了3D玻璃后盖对内部封装天线的影响。
请参阅图7，为本发明提供的AOG天线系统的覆盖效率曲线。从图7可以观察到，对于50％覆盖效率,增益阈值下降11dB，而在3GPP讨论中，对于50％覆盖效率,该增益阈值下降为12.98dB，因此，明显优于3GPP讨论中的平均值，说明本发明的AOG天线系统具有更优的覆盖效率。
与相关技术相比，本发明提供的AOG天线系统及移动终端具有如下有益效果：极大地降低了3D玻璃后盖对天线性能的影响，天线辐射效率高，增益降低小，保证了通信效果；所述毫米波相控阵天线系统采用线阵而非平面的毫米波阵列天线，在手机中占用的空间窄，并只需扫描一个角度，简化了设计难度、测试难度、以及波束管理的复杂度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种AOG天线系统，应用于移动终端，所述移动终端包括3D玻璃后盖和与所述3D玻璃后盖相对间隔设置的主板，其特征在于，所述AOG天线系统包括设于所述主板与所述3D玻璃后盖之间并与所述主板电连接的封装天线和成型于所述3D玻璃后盖表面的金属天线，所述金属天线与所述封装天线的位置相对应且通过所述封装天线耦合馈电。
2.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述封装天线包括基板、设于所述基板朝向所述3D玻璃后盖的一侧的封装天线单元、设于所述基板背离所述3D玻璃后盖的一侧的集成电路芯片及设于所述基板内连接所述封装天线单元和所述集成电路芯片的电路，所述电路与所述主板连接。
3.根据权利要求2所述的AOG天线系统，其特征在于，所述AOG天线系统为毫米波相控阵AOG天线系统。
4.根据权利要求3所述的AOG天线系统，其特征在于，所述金属天线和所述封装天线均为一维直线阵，所述金属天线包括多个金属天线单元，所述封装天线包括多个所述封装天线单元，每个所述金属天线单元与一个所述封装天线单元间隔设置并耦合。
5.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述金属天线通过印刷导电银浆法或者印刷LDS油墨法成型于所述3D玻璃后盖背离所述主板的表面。
6.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述金属天线通过印刷导电银浆法或者印刷LDS油墨法成型于所述3D玻璃后盖朝向所述主板的表面。
7.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述封装天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。
8.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述金属天线选自方形贴片天线、环形贴片天线、圆形贴片天线及十字形贴片天线中的一种。
9.根据权利要求1所述的AOG天线系统，其特征在于，所述金属天线表面贴敷有保护膜。
10.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的AOG天线系统。
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