CN111180881A - 共天线装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种共天线装置，其包括：一印刷电路板；两个外置天线，分别设于所述印刷电路板的两侧；两个功分器，分别设于所述两个外置天线相靠近的一侧；至少两对连接器，每对所述连接器分别设置于每一所述功分器的两端；以及两个微带馈电单元，每一所述微带馈电单元分别与相应的所述外置天线和相应的所述功分器相连。相较于现有共天线实验的分离器件，本申请所述共天线装置既能实现整套测试系统的小型化，也能提高测试天线的辐射性能。

Description

共天线装置
技术领域
本申请涉及移动通信技术领域，具体涉及一种共天线装置，用于测试移动终端。
背景技术
随着移动终端(例如手机)在4G、5G的飞速发展，手机在各种复杂电磁环境的无线测试也会越来越重要和频繁，例如在高速行驶的高铁上测试掉话情况，在人员密集的商业广场测试通话质量等等，这些恶劣电磁环境下的测试是各个手机研发者在无线性能验证上，着重关注和解决的重要一环。
传统的复杂电磁环境(高铁掉话、地下室通话)是通过和对比机做共天线实验来确定手机之间的性能差异是来自于射频前端还是手机天线，即两个手机从射频前端引出线至共同的一个外置天线，然后放置在相同的环境下作对比实验，若共天线方案得到的两个手机的无线性能为一致，而实际情况手机的整机测试性能有差异，则可以判断出是手机本身天线设计的差异性而导致无线性能不同；反之，当共天线方案测试两个手机无线性能就会出现差异，于是可以基本排除手机天线对无线通信的影响。
而现有实用的共天线为手工样制作，天性一致性较差，且在测试过程中，天线容易出现不稳定的状态。在和对比机或竞品机作对比测试时，要先从共天线接入到一个功分器，然后从功分器的分路两端连接至手机射频座。如果考虑到主路和分集都进行天线实验，则整个方案需要两个功分器和两个外置天线，太多分离器件对于测试人员而言，不易携带，且会容易增加实验的不确定性，即外置天线、功分器、手机之间的射频线连接会增加链路损耗。
有鉴于此，如何设计一种用于测试两个手机无线性能的共天线装置成为相关研究者和开发人员的重点研究项目。
发明内容
本申请实施例提供一种共天线装置，其包括：印刷电路板；分别设于所述印刷电路板的两侧的两个外置天线；分别设于所述两个外置天线相靠近的一侧的两个功分器；至少两对连接器，每对所述连接器分别设置于每一所述功分器的两端；以及两个微带馈电单元，每一所述微带馈电单元分别与相应的所述外置天线和相应的所述功分器相连。相较于现有共天线实验的分离器件，本申请所述共天线装置既能实现整套测试系统的小型化，也能提高测试天线的辐射性能。
根据本申请的一方面，本申请实施例提供一种共天线装置，其包括：一印刷电路板；两个外置天线，分别设于所述印刷电路板的两侧；两个功分器，分别设于所述两个外置天线相靠近的一侧；至少两对连接器，每对所述连接器分别设置于每一所述功分器的两端；以及两个微带馈电单元，每一所述微带馈电单元分别与相应的所述外置天线和相应的所述功分器相连。
在基于上述技术方案的基础上，还可以做进一步的改进。
在本申请的一些实施例中，所述两个外置天线为LOOP天线、IFA天线、SLOT天线、monopole天线中的任意一种。
在本申请的一些实施例中，每一所述外置天线包括耦合金属走线。
在本申请的一些实施例中，所述两个外置天线以所述印刷电路板的中心对称设置。
在本申请的一些实施例中，每一所述微带馈电单元设于相应的所述外置天线和相应的所述功分器之间。
在本申请的一些实施例中，每一所述微带馈电单元包括微带线，所述微带线具有倒角结构。
在本申请的一些实施例中，每一所述功分器用于通过所述微带线的多级阻抗变换和匹配方式以分配300MHz至3GHz的频带宽度。
在本申请的一些实施例中，所述两个外置天线的工作频段范围位于700MHz至960MHz、1710MHz至2170MHz、2300MHz至2700MHz中的任意一种。
在本申请的一些实施例中，在每一所述功分器的两侧均设有一电阻，所述电阻介于所述连接器和所述功分器之间，用于使每一所述功分器两端的端口之间的隔离度大于一预设隔离度。
在本申请的一些实施例中，所述连接器为超小型射频同轴连接器。
本申请实施例提供的共天线装置，相较于现有共天线实验的分离器件，其既能实现整套测试系统的小型化，也能提高测试天线的辐射性能。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其有益效果显而易见。
图1是本申请一实施例中的一种共天线装置的结构示意图。
图2是本申请所述实施例中的所述印刷电路版的结构示意图。
图3是本申请所述实施例中的所述印刷电路版的另一角度的结构示意图。
图4是本申请所述实施例中的所述微带线的局部放大示意图。
图5是本申请所述实施例中的所述电阻的位置示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
本申请的说明书和权利要求书以及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解，这样描述的对象在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在具体实施方式中，下文论述的附图以及用来描述本申请公开的原理的各实施例仅用于说明，而不应解释为限制本申请公开的范围。所属领域的技术人员将理解，本申请的原理可在任何适当布置的系统中实施。将详细说明示例性实施方式，在附图中示出了这些实施方式的实例。此外，将参考附图详细描述根据示例性实施例的终端。附图中的相同附图标号指代相同的元件。
本具体实施方式中使用的术语仅用来描述特定实施方式，而并不意图显示本申请的概念。除非上下文中有明确不同的意义，否则，以单数形式使用的表达涵盖复数形式的表达。在本申请说明书中，应理解，诸如“包括”、“具有”以及“含有”等术语意图说明存在本申请说明书中揭示的特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性，而并不意图排除可存在或可添加一个或多个其他特征、数字、步骤、动作或其组合的可能性。附图中的相同参考标号指代相同部分。
参阅图1至图5，本申请实施例提供一种共天线装置的结构示意图。
所述共天线装置包括：一印刷电路板110，两个外置天线120，分别设于所述印刷电路板110的两侧；两个功分器130，分别设于所述两个外置天线120相靠近的一侧；至少两对连接器140，每对所述连接器140分别设置于每一所述功分器130的两端；以及两个微带馈电单元150，每一所述微带馈电单元150分别与相应的所述外置天线120和相应的所述功分器130相连。
具体的，印制电路板(即printer circuit board)是电子元器件电气连接的提供者；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。在本实施例中，所述印刷电路板110的尺寸微150mm*800mm，厚度为0.7mm的FR4材质的双层PCB板。其中，印制电路板按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。在本实施例中，采用双面板。另外，FR4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此一般电路板所用的FR4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
所述两个外置天线120为环形(LOOP)天线、倒F(Invert F Antenna,简称IFA)、缝隙(SLOT)天线、单极子(monopole)天线中的任意一种。通常情况，通过调节馈电电路位置以及馈电电路与天线枝节的连接关系，可以使得天线以不同形式出现。例如，将馈电电路与天线枝节的连接点设置在靠近金属接地件的位置，则天线枝节的天线形式为IFA天线。将馈电电路与天线枝节的连接点设置于靠近缝隙部的位置，使得天线枝节的天线形式为LOOP天线或SLOT天线。而在本实施中，所述外置天线120的天线走线形式为倒F型。进一步，每一所述外置天线120包括耦合金属走线121。因此，每一所述外置天线120实际上为正面呈倒F型形式且背面为耦合金属走线121相结合的金属走线天线。
在本实施例中，所述两个外置天线120以所述印刷电路板110的中心对称设置。由于考虑到两个外置天线120工作于低频状态(例如700MHz至960MHz)时，共用同一印刷电路板110的接地端，如果所述两个外置天线120以左右对称设置，则会恶化天线的隔离度。隔离度是指为了尽量减少各种干扰对接收机的影响所采取的抑制干扰措施。通常有几种措施，最重要的是增加空间隔离度，增加空间的距离或者避免方向上和干扰源面对面；再次就是在发射端增加滤波器或者在接收端干扰来的方向上加金属隔离网做屏蔽。
因此，在本申请中，所述两个外置天线120以所述印刷电路板110的中心对称设置，这样可以有效提高外置天线120之间处于低频状态时的隔离度。
继续参阅图1，每一所述微带馈电单元150分别与相应的所述外置天线120和相应的所述功分器130相连。在本实施例中，每一所述微带馈电单元150设于相应的所述外置天线120和相应的所述功分器130之间。每一所述微带馈电单元150包括微带线151，所述微带线151具有倒角结构180，如图4所示。如此设计，能够减少天线传输的能量反射，保证测试天线性能的可靠性。进一步，在本实施例中，所述微带线151呈倒Z型布置，其两端分别连接至相应的外置天线120和相应的功分器130。
功分器130即功率分配器，功率分配器(power divider)是一种将一路输入信号能量分成两路或多路输出相等或不相等能量的器件。功率分配器的技术指标包括频率范围、承受功率、主路到支路的分配损耗、输入输出间的插入损耗、支路端口间的隔离度、每个端口的电压驻波比。具体的，关于频率范围：功率分配器的设计结构与工作频率密切相关。关于承受功率：在大功率分配器/合成器中，电路元件所能承受的最大功率是核心指标，它决定了采用何种形式的传输线才能实现设计任务。一般地，传输线承受功率由小到大的次序是微带线、带状线、同轴线、空气带状线、空气同轴线。关于分配损耗：主路到支路的分配损耗实质上与功率分配器的功率分配比有关。例如两等分功率分配器的分配损耗是3dB，四等分功率分配器的分配损耗是6dB。关于插入损耗：输入输出间的插入损耗是由于传输线(如微带线151)的介质或导体不理想等因素，考虑输入端的驻波比所带来的损耗。关于隔离度：支路端口间的隔离度是功率分配器的另一个重要指标。如果从每个支路端口输入功率只能从主路端口输出，而不应该从其他支路输出，因此要求支路之间有足够的隔离度。关于驻波比：每个端口的电压驻波比越小越好。
在本文中将功率分配器简称为功分器130。在本实施例中，所述功分器130为宽频功分器。
每一所述功分器130用于通过所述微带线151的多级阻抗变换和匹配方式以分配300MHz至3GHz的频带宽度。也就是说，所述功分器130根据威尔金森功分器原理，通过微带线151的多级阻抗变化和匹配方式能够实现从300MHz至3GHz的频带宽度的分配。其中，威尔金森功率分配器是一种微波电路元件，是一种功率分配器。它可以让输出端口互相隔离，同时所有端口都阻抗匹配。威尔金森的设计也可用作为一个功率合成器，因为它是由被动组件，因此互易的。目前这种电路广泛使用中在无线电通信系统里，因为它输出端口具有高度隔离度，可以防止输出端口之间的串扰。
如此设计，能够使得所述两个外置天线120的工作频段范围位于700MHz至960MHz、1710MHz至2170MHz、2300至2700MHz中的任意一种。亦即，保证外置天线120工作于低频(700MHz～960MHz)、中频(1710MHz～2170MHz)、高频(2300MHz～2700MHz)。
继续参阅附图，在每一所述功分器130的两侧均设有一电阻170，如图5所示，所述电阻170介于所述连接器140和所述功分器130之间，且位于所述功分器130两端的端口160，所述电阻170用于使每一所述功分器130两端的端口160之间的隔离度大于一预设隔离度。其中，所述电阻的阻值优选为5000欧姆。
在本实施例中，所述电阻170的一端焊接于所述功分器130两端的端口160，所述电阻170的另一端焊接于连接器140。在整个共天线装置的结构设计中，考虑到同一印刷电路板110上的两个外置天线120和功分器130两端的端口160之间的隔离度问题，在满足使用尺寸较小的印刷电路板110的情况下，每一功分器130两端的端口160之间的隔离度要满足一定的条件，即其隔离度大于预设隔离度，其中预设隔离度为20dB。于是，使得功分器130两端的端口160在正常情况下，可以实现不同频段的天线效率。其中，天线效率或称天线实际的辐射效率，是指天线辐射出去的功率和输入到天线的有功功率之比。具体的，功分器130两端的端口160工作于低频范围时，天线效率平均为-6.2dB，工作于中频范围时，天线效率平均为-6.2dB,工作于高频范围时，天线效率为-7.3dB，因此，能够满足共天线测试实验的性能要求。
在本实施例中，所述连接器140为超小型射频同轴连接器，即SMA(SubMiniatureversion A)。SMA连接器采用螺纹接口，SMA连接器适用于频率范围直流至26.5GHz的微波领域的应用，应用范围如电信通讯、网络、无线通讯以及检测和测量仪器。它具有频带宽、性能优、高可靠、寿命长的特点。因此，在本实施例中，在所述功分器130两端的端口160安装SMA连接器，这样可以方便后期执行共天线实验的操作。
本申请实施例提供的共天线装置，相较于现有共天线实验的分离器件，其既能实现整套测试系统的小型化，也能提高测试天线的辐射性能。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种共天线装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种共天线装置，其特征在于，包括：
一印刷电路板；
两个外置天线，分别设于所述印刷电路板的两侧；
两个功分器，分别设于所述两个外置天线相靠近的一侧；
至少两对连接器，每对所述连接器分别设置于每一所述功分器的两端；以及
两个微带馈电单元，每一所述微带馈电单元分别与相应的所述外置天线和相应的所述功分器相连。
2.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，所述两个外置天线为LOOP天线、IFA天线、SLOT天线中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，每一所述外置天线包括耦合金属走线。
4.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，所述两个外置天线以所述印刷电路板的中心对称设置。
5.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，每一所述微带馈电单元设于相应的所述外置天线和相应的所述功分器之间。
6.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，每一所述微带馈电单元包括微带线，所述微带线具有倒角结构。
7.根据权利要求6所述的共天线装置，其特征在于，每一所述功分器用于通过所述微带线的多级阻抗变换和匹配方式以分配300MHz至3GHz的频带宽度。
8.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，所述两个外置天线的工作频段范围位于700MHz至960MHz、1710MHz至2170MHz、2300MHz至2700MHz中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，在每一所述功分器的两侧均设有一电阻，所述电阻介于所述连接器和所述功分器之间，用于使每一所述功分器两端的端口之间的隔离度大于一预设隔离度。
10.根据权利要求1所述的共天线装置，其特征在于，所述连接器为超小型射频同轴连接器。
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