CN110651395A - 多天线系统 - Google Patents

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Abstract

根据一方面，提供了一种多天线系统，所述多天线系统包括：天线部分，包括构成天线振子的天线线缆；以及电缆部分，包括所述天线振子的馈线。所述天线部分和所述电缆部分都使用柔性印刷电路板来实现。

Description

多天线系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地，涉及多天线系统。
背景技术
一个多天线系统使用多个天线振子或天线模式，这些天线振子或天线模式需要有组织地放置在装置中。基于各种要求，例如天线阵列增益、波束控制特性、振子之间的隔离、包络相关系数等，各天线振子之间需要相隔一段距离。此外，每个天线振子都需要有自己的馈线。
微同轴电缆可用作将天线振子连接到射频(radio frequency，RF)电子器件的馈线。如果装置中有多个天线振子，则所需的电缆数量与天线振子的数量相同。这会使天线振子与微同轴电缆的布置比较复杂，存在若干互连。这也将占用大量空间，并对可制造性和最后组装提出挑战。
发明内容
本发明内容简单地介绍了下文在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本发明内容并非旨在识别请求保护的主题的关键特征或基本特征，也非旨在用于限制请求保护的主题的范围。
本发明的目的是为多天线系统提供一种使用柔性印刷电路(flexible printedcircuit，FPC)技术的方案。
前述和其它目的通过独立权利要求的特征来实现。其它实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。
根据第一方面，提供了一种多天线系统。所述多天线系统包括：天线部分，包括构成天线振子的天线线缆；以及电缆部分，包括所述天线振子的馈线。所述天线部分和所述电缆部分都使用柔性印刷电路(flexible printed circuit，FPC)板来实现。所述第一方面提供了一种方案，在所述方案中，包括天线辐射器、馈电电缆并且可能还包括其它组件的复杂多天线系统可以在FPC板上实现。这种FPC可以很容易地组装成无线通信装置并且精确地放入无线通信装置结构中。相比于微同轴电缆系统等系统，所述第一方面还提供了成本效益。此外，所述第一方面提供了一种比微同轴电缆系统等更薄的方案。
在所述第一方面的一种实施形式中，所述天线部分和所述电缆部分由单个集成柔性印刷电路板构成。这种单个集成柔性印刷电路板能够实现没有间断点的连续信号路径，从而提供更好的电性能。
在所述第一方面的另一种实施形式中，所述天线部分包括单导体层区域，所述电缆部分包括三导体层区域。单导体层区域容易成为由于所涉及的机械环境而经常需要的形式。
在所述第一方面的又一种实施形式中，包括所述天线部分的层和包括所述电缆部分的层由不同的材料构成。这实现了一种方案，在所述方案中，在包括所述天线部分的所述层中可以使用低成本材料。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述天线部分在第一柔性印刷电路板中配置，所述电缆部分在第二柔性印刷电路板中配置，所述第一柔性印刷电路板和所述第二柔性印刷电路板相互连接。如果所述天线部分非常大，则在所述第一柔性印刷电路板中使用低成本材料可以提供显著的成本优势。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述第一柔性印刷电路板和所述第二柔性印刷电路板通过低电阻直连技术相互连接。这实现了一种提供最低的互连堆置高度的方案。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述低电阻直连技术包括以下内容之一：热压熔锡焊接和各向异性导电粘合剂。低互连电阻能够使电阻损耗对于射频信号来说足够低。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分使用介质损耗低的材料。这提供了一种方案，所述方案能够确保在电介质损耗和导体损耗方面具有足够性能的最薄可能结构。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述天线部分使用单导体层基板材料。这实现了一种可以在保持电性能要求的同时实现成本效益的方案。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分使用带状线形式来实现电匹配且受保护的信号路径。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述柔性印刷电路板包括天线匹配组件。这提供了一种集成、简单的方案，所述方案节省空间并能够将匹配组件放置在天线馈电点附近以获得更好的电性能。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分包括用于传感器的信号线。这提供了一种集成、简单的方案，所述方案通过以下方式节省空间：实现从驱动电子器件到所述传感器通常需要放置到的移动装置区域的互连。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分包括用于光分量的信号线。这提供了一种集成、简单的方案，所述方案通过以下方式节省空间：实现从驱动电子器件到可以放置光分量的移动装置区域的互连。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分包括用于通用串行总线接口的信号线。这提供了一种集成、简单的方案，所述方案通过以下方式节省空间：以柔性印刷电路的形式提供信号路径，其中所述柔性印刷电路已经使用了具有良好电性质的材料。
在所述第一方面的又一种实施形式中，所述电缆部分包括用于开关的信号线。这提供了一种节省空间的集成、简单的方案。开关通常位于移动装置的侧面，因此与所述多天线系统位于同一区域。
根据第二方面，提供了一种无线通信装置。所述无线通信装置包括印刷电路板以及连接到所述印刷电路板的根据所述第一方面或其任一实施形式的多天线系统。所述第二方面提供了一种方案，在所述方案中，包括天线辐射器、馈电电缆并且可能还包括其它组件的复杂多天线系统可以在柔性印刷电路板上实现。这种柔性印刷电路板可以很容易地组装成无线通信装置，并且精确地放入无线通信装置结构中。
通过参考结合附图考虑的以下具体实施方式，可以更好地理解许多随附特征，从而将更容易领会这些随附特征。
附图说明
根据附图阅读以下具体实施方式将可以更好地理解本说明书，其中：
图1示出了移动装置的示意图。
图2A示出了组合柔性印刷电路板的概况。
图2B示出了该组合柔性印刷电路板的截面视图。
图2C示出了单独的带状线柔性印刷电路板的概况。
图2D示出了该单独的带状线柔性印刷电路板的截面视图。
具体实施方式
下文结合附图提供的具体实施方式，旨在作为实施例的描述，而非旨在表示可构造或使用实施例的唯一形式。然而，相同或等效的功能和结构可通过不同实施例来实现。
尽管各个方面和实施例可根据移动装置进行描述，但这是示例性的而绝非限制。所公开的方案还可适用于任何具有无线通信能力并包括多天线系统的无线装置。
图1示出了移动装置120的简化示意图。移动装置120包括后盖100、前盖102和印刷电路板104。显然，移动装置120还可包括图1中未公开的各种元件和组件，例如电池、相机模块、麦克风、扬声器等。根据一个方面，移动装置120包括多天线系统。该多天线系统可以是多入多出(multiple-input and multiple-output，MIMO)系统或天线阵列。该多天线系统包括：天线部分108，包括构成天线振子的天线线缆；以及电缆部分110，包括这些天线振子的馈线。天线部分108和电缆部分110都使用柔性印刷电路(flexible printed circuit，FPC)板来实现。移动装置120还包括连接器106，用于将多天线系统连接到印刷电路板104。提供了一种方案，在该方案中，包括天线辐射器、馈电电缆并且可能还包括其它组件的复杂多天线系统可以在FPC板上实现。这种FPC可以很容易地组装成移动装置并且精确地放入移动装置结构中。与例如微同轴电缆系统相比，这还提供了成本效益。此外，提供了一种比例如微同轴电缆系统更薄的方案。
图2A示出了组合柔性印刷电路(flexible printed circuit，FPC)板的概况。图2A中公开的多天线系统包括：天线部分210，包括构成天线振子212的天线线缆；以及电缆部分208，包括这些天线振子212的馈线226。电缆部分208通过连接器106连接到印刷电路板104。到包含射频(radio frequency，RF)电子器件的印刷电路板104的互连可使用多I/O RF连接器或低电阻直连。在组合方案中，天线部分210和电缆部分208由单个集成FPC板构成。多天线系统可以放置在平坦或弯曲表面上的移动装置结构上。该多天线系统可以是多入多出(multiple-input and multiple-output，MIMO)系统或天线阵列等。
在一个实施例中，电缆部分208和天线部分210还可包括其它电子器件，例如，至少一个传感器和/或至少一个开关。此外，电缆部分208和天线部分210可用于路由信号，例如通用串行总线(universal serial bus，USB)信号。这提供了一种节省移动装置120内空间的集成、简单的方案。
在一个实施例中，电缆部分208可包括以下至少一种信号线：用于传感器的信号线、用于光分量的信号线、用于通用串行总线接口的信号线以及用于开关的信号线。这提供了一种节省移动装置120内空间的集成、简单的方案。
图2B示出了图2A所示组合柔性印刷电路板的截面视图。截面视图取自图2A中指示的A------A部分。
该组合柔性印刷电路板包括导体层202和绝缘层200。在图2B中，天线部分210包括单个导体层202，电缆部分使用三个导体层202来实现。天线线缆可并排放置在电缆部分208中以确保有足够的间隔，从而确保充分的隔离。此外，在一个实施例中，可以在柔性电路板上放置天线匹配组件和其它电组件。
在一个实施例中，在电缆部分208中，可使用液晶高分子聚合物(liquid crystalpolymer，LCP)、低介质损耗聚酰亚胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等低介质损耗材料来确保在电介质和导体损耗方面具有足够性能的最薄可能结构。
在一个实施例中，天线部分210的介电材料可与电缆部分208的介电材料相同。在另一个实施例中，可以使用一种混合材料方案，其中天线部分210所在的层由低成本材料构成。
图2B中公开的方案还提供了一种薄壁结构。通常，具有良好电性质的带状线柔性印刷电路板的厚度为0.3mm，比具有同等电性质的微同轴电缆要薄。此外，所讨论的方案相比于多个微同轴电缆系统可提供成本效益。
图2C示出了单独的带状线柔性印刷电路板的概况。图2C中公开的多天线系统包括分别针对天线功能和电缆功能的柔性印刷电路。第一柔性印刷电路板包括天线部分224，天线部分224包括构成天线振子212的天线线缆。第二柔性印刷电路板包括电缆部分220，电缆部分220包括天线振子212的馈线226。第二柔性印刷电路板通过连接器106连接到印刷电路板104。到包含射频(radio frequency，RF)电子器件的印刷电路板104的互连可使用多I/ORF连接器或低电阻直连。多天线系统可以放置在平坦或弯曲表面上的移动装置结构上。该多天线系统可以是多入多出(multiple-input and multiple-output，MIMO)系统或天线阵列等。
在一个实施例中，第一柔性印刷电路板可使用单导体层基板材料，尤其可使用低成本的单导体层基板材料，例如聚酯(polyester，PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)。第二柔性印刷电路板可使用带状线形式，材料和尺寸可以配置以满足射频(radio frequency，RF)信号完整性要求。
在一个实施例中，222处第一柔性印刷电路板与第二柔性印刷电路板之间的互连可通过低电阻直连技术来实现，例如热压熔锡焊接或各向异性导电粘合剂(anisotropically conductive adhesive，ACA)或类似技术。这些技术提供了非常低的互连堆置高度。此外，低互连电阻能够使电阻损耗对于射频信号来说足够低。
在一个实施例中，在电缆部分220中，可使用液晶高分子聚合物(liquid crystalpolymer，LCP)、低介质损耗聚酰亚胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等低介质损耗材料来确保在电介质和导体损耗方面具有足够性能的最薄可能结构。
图2D示出了图2C所示的单独的带状线柔性印刷电路板的截面视图。截面视图取自图2C中指示的B------B部分。
在图2D中，天线部分210包括单个导体层202，电缆部分218使用三个导体层202来实现。在两个导体层202之间可提供绝缘层200。图2D示出，包括天线部分210的第一柔性印刷电路板218和包括电缆部分208的第二柔性印刷电路板216通过互连层214连接。天线线缆可并排放置在电缆部分208中以确保有足够的间隔，从而确保充分的隔离。此外，在一个实施例中，可以在柔性电路板上放置天线匹配组件和其它电组件。
在一个实施例中，在电缆部分208中，可使用液晶高分子聚合物(liquid crystalpolymer，LCP)、低介质损耗聚酰亚胺或聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等低介质损耗材料来确保在电介质和导体损耗方面具有足够性能的最薄可能结构。
图2D中公开的方案还提供了一种薄壁结构。通常，具有良好电性质的带状线柔性印刷电路板的厚度为0.3mm，比具有同等电性质的微同轴电缆要薄。此外，所讨论的方案相比于多个微同轴电缆系统可提供成本效益。
在不失去所寻求的效果的情况下，本文给出的任何范围或设备值均可扩展或更改。此外，除非明确禁止，否则任何实施例均可与另一实施例组合。
虽然已经以特定于结构特征和/或动作的语言描述了主题，但是应该理解的是，权利要求书定义的主题不必局限于上面描述的具体特征或动作。相反，上文描述的具体特征和动作被公开为实现权力要求的示例，其它等效特征和动作应在权力要求书的范围内。
将理解，上文描述的益处和优点可涉及一个实施例，也可涉及多个实施例。实施例不限于解决任何或所有所述问题的实施例，也不限于具有任何或所有所述益处和优点的实施例。还将理解，对“一”项的引用可指其中一项或多项。
在不失去所寻求的效果的情况下，上述任何实施例的各方面均可与所描述的任何其它实施例的各方面相结合以构成其它实施例。
本文使用的术语“包括”是指包含所标识的方法、块或元件，但是这些块或元件不包括独占列表，并且方法或设备可包含其它块或元件。
将理解，以上描述仅为示例，并且本领域技术人员可进行各种修改。以上详细说明、示例和数据提供了对示例性实施例的结构和使用的完整描述。尽管上文已经以一定程度的特殊性或结合一个或多个单独实施例描述了各种实施例，但是本领域技术人员在不脱离本说明书的精神或范围的情况下，可以对所公开的实施例进行多种变更。

Claims (16)

1.一种多天线系统，其特征在于，包括：
天线部分(108、210、224)，包括构成天线振子(212)的天线线缆；以及
电缆部分(110、208、220)，包括所述天线振子(212)的馈线(226)；
其中所述天线部分(108、210、224)和所述电缆部分(110、208、220)都使用柔性印刷电路板来实现。
2.根据权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，所述天线部分(108、210、224)和所述电缆部分(110、208、220)由单个集成柔性印刷电路板构成。
3.根据权利要求2所述的多天线系统，其特征在于，所述天线部分(108、210、224)包括单导体层区域，所述电缆部分(110、208、220)包括三导体层区域。
4.根据权利要求1或2所述的多天线系统，其特征在于，包括所述天线部分(108、210、224)的层和包括所述电缆部分(110、208、220)的层由不同的材料构成。
5.根据权利要求1所述的多天线系统，其特征在于，所述天线部分(108、210、224)在第一柔性印刷电路板(218)中配置，所述电缆部分(110、208、220)在第二柔性印刷电路板(216)中配置，所述第一柔性印刷电路板(218)和所述第二柔性印刷电路板(216)相互连接。
6.根据权利要求5所述的多天线系统，其特征在于，所述第一柔性印刷电路板(218)和所述第二柔性印刷电路板(216)通过低电阻直连技术相互连接。
7.根据权利要求6所述的多天线系统，其特征在于，所述低电阻直连技术包括以下内容之一：热压熔锡焊接和各向异性导电粘合剂。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(208、220)使用介质损耗低的材料。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述天线部分(108、210、224)使用单导体层基板材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(110、208、220)使用带状线形式。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述柔性印刷电路板包括天线匹配组件。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(110、208、220)包括用于传感器的信号线。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(100、208、220)包括用于光分量的信号线。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(110、208、220)包括用于通用串行总线接口的信号线。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的多天线系统，其特征在于，所述电缆部分(100、208、220)包括用于开关的信号线。
16.一种无线通信装置(120)，其特征在于，包括：
印刷电路板(104)；以及
根据权利要求1至15中任一项所述的多天线系统，所述多天线系统连接到所述印刷电路板(104)。
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