CN114498041A - 一种传输线组件、天线组件和移动终端 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种传输线组件、天线组件和移动终端，涉及通信技术领域，以解决传输线杂波的问题。包括传输线和第一滤波器。传输线用于传输射频信号，且传输线具有第一端和第二端。其中传输线包括内导体和外导体，第一滤波器与传输线的外导体的一端连接，且外导体的第一端通过滤波器接地。在本申请提供的传输线组件中，通过将外导体与地之间增加滤波器，能够保障传输线在工作频率范围内的下地的同时，还能移动杂波位置，从而能够对杂波进行调谐，以降低杂波所产生的不良影响。

Description

一种传输线组件、天线组件和移动终端

本申请要求在2020年10月27日提交中国专利局、申请号为202022428861.3、申请名称为“一种传输线组件、天线组件和移动终端”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种传输线组件、天线组件和移动终端。

背景技术

传输线被广泛应用在手机、平板电脑等移动终端设备中。作为信号的传输媒介，主要是实现电路板与电路板之间射频信号的传递，或者，电路板与天线之间射频信号的传递。

在实际应用时，由于传输线的长度和射频工作波长接近，如果传输线设置在靠近天线的位置，在使用过程中，很容易在天线带内产生一连串杂波，这些杂波不仅会降低天线的辐射效率和信号传输质量，还会影响移动终端设备的品质一致性，因此，如何降低或避免传输线中杂波对天线的影响成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种有助于改善杂波问题的传输线组件、天线组件和移动终端。

一方面，本申请提供了一种传输线组件，包括传输线和第一滤波器。传输线用于传输射频信号，且传输线具有第一端和第二端。其中传输线包括内导体和外导体，第一滤波器与传输线的外导体的一端连接，且外导体的第一端通过滤波器接地。

在具体实施时，传输线可以是同轴传输线、微带传输线、液晶聚合物传输线、改性聚酰亚胺传输线等。

以同轴传输线和微带传输线为例。

微带传输线是由支在介质基片上的单一导体构成的微波传输线，基片的另一面制作有接地金属平板。微带传输线适合制作微波集成电路的平面结构传输线。微带传输线具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性稿和制造成本低等优点。其中，微带传输线可以设置在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上，也可以设置在柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit，FPC)上。在此不作限制。

同轴传输线是一种屏蔽且非色散的结构，而且同轴传输线中导波的主模是TEM波，但同时也可以传输TE模和TM模，其截止频率为零，对应截止波长趋向于无穷大。同轴传输线是由同轴的内导体、外导体以及中间的电介质构成的双导体传输线，同轴传输线的外导体接地，电磁场被限定在内导体和外导体之间。

另外，在具体实施时，滤波器的类型、数量以及滤波器与传输线外导体之间的连接关系也可以是多样的。

例如，传输线的外导体的第一端可以通过第一带阻滤波器进行接地，传输线的外导体的第二端可以通过第二带阻滤波器进行接地。

或者传输线的外导体的第一端直接接地，传输线的外导体的第二端可以通过带通滤波器进行接地。其中，带通滤波器可以是高通滤波器。即滤波器中包含电容，传输线外导体的第二端通过电容接地。或者，带通滤波器也可以是低通滤波器。即滤波器中包含电感，传输线外导体的第二端通过电感接地。

或者，传输线的外导体的第一端通过第一带通滤波器接地，传输线的外导体的第二端可以通过第二带通滤波器接地。其中，第一带通滤波器可以是高通滤波器、第二带通滤波器可以是高通滤波器。即第一带通滤波器中包含电容，传输线外导体的第一端通过电容接地。第二带通滤波器中包含电容，传输线外导体的第二端通过电容接地。

其中，第一带通滤波器可以是低通滤波器、第二带通滤波器可以是低通滤波器。即第一带通滤波器中包含电感，传输线外导体的第一端通过电感接地。第二带通滤波器中包含电感，传输线外导体的第二端通过电感接地。

可以理解的是，在具体应用时，第一滤波器和第二滤波器的类型可以相同也可以不同。在此不作具体限定。

另外，本申请实施例还提供了一种天线组件，包括天线和线缆组件。在本申请提供的天线组件中，将传输线通过滤波器接地，能够对传输线工作频段以外的杂波进行调谐，以降低或避免杂波对传输线附近的天线的效率所造成的影响。

在具体实施时，天线的设置数量以及设置位置可以根据不同需求进行适应性选择和调整，本申请对此不作限定。

例如，天线组件可以包括第一天线、第二天线、第一传输线、第二传输线。第一传输线用于向第一天线传输射频信号，第二传输线用于向第二天线传输射频信号。

在具体实施时，第一天线的工作频段和第二天线的工作频段可以不同。例如，第一天线可以是用于产生低频信号的天线，第二天线可以是用于产生中高频信号的天线。

可以理解的是，在其他的实施方式中，天线组件中还可以包括更多个天线以及传输线，本申请对此不作具体限定。

另外，本申请实施例还提供了一种移动终端，包括上述的天线组件。在本申请提供的移动终端中，通过设置以上的天线组件，能够保证天线的辐射效率和信号传输质量，从而可以提升移动终端设备的品质一致性和使用效果。

在实际应用时，移动终端可以是手机、平板电脑等。本申请对此不作限定。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种传输线组件的连接结构示意；

图2为本申请实施例提供的一种微带传输线的剖面结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种同轴传输线的立体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种传输线中杂波信号的电流分布图；

图6为本申请实施例提供的一个数据仿真图；

图7为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图8为本申请实施例提供的另一种传输线中杂波信号的电流分布示意图；

图9为本申请实施例提供的一个数据仿真图；

图10为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图11为本申请实施例提供的一种传输线组件的应用场景示意图；

图12为本申请实施例提供的另一种传输线组件的应用场景示意图；

图13为本申请实施例提供的另一种传输线中杂波信号的电流分布示意图；

图14为本申请实施例提供的第三天线的1次模杂波和3次模杂波的数据仿真图；

图15为本申请实施例提供的第二天线的5次模杂波和7次模杂波的数据仿真图；

图16为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图17为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图18为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图19为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意；

图20为本申请实施例提供的另一种传输线组件的连接结构示意。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本申请作进一步地详细描述。

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A、B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

如图1所示，在本申请提供的一个实施例中，传输线组件包括传输线10和滤波器20。传输线10用于传输射频信号，且传输线10具有第一端(图中的右端)和第二端(图中的左端)。其中传输线包括内导体(图中未示出)和外导体11，滤波器20与传输线10的外导体11的右端连接，且外导体11的右端通过滤波器20接地，外导体11的左端直接接地。

在实际应用时，如图4所示，一般情况下，传输线10两端的外导体11需要进行接地处理，使得传输线10的外导体与地之间构成环结构，会产生杂波。由于杂波是由传输线10的外导体11与地之间构成的环产生的。因此，在本申请提供的传输线组件中，通过将外导体11与地之间增加滤波器20，能够保障传输线10在工作频率范围内的下地的同时，还能移动杂波位置，从而能够避免或降低杂波所产生的不良影响。

滤波器20作为一种选频装置，可以保障传输线10的外导体11中的部分信号频率(如所需的信号频率)可以下地，部分信号频率(如不需要的信号频率)悬空。滤波器20可以是由电容、电感、电阻组成的滤波电路，可以使传输线10中不需要的信号频率高阻悬空，使所需的信号频率下地。滤波器20按所通过信号的频段分为低通滤波器、高通滤波器和带阻滤波器。低通滤波器指的是，它允许信号中低频或直流分量通过，抑制高频分量、干扰或噪声。高通滤波器指的是，它允许信号中高频分量通过，抑制低频或直流分量。带通滤波器指的是，它允许一定频段的信号通过，抑制低于或高于该频段的信号、干扰或噪声。带阻滤波器指的是，它抑制一定频段内的信号，允许该频段以外的信号通过。

在具体实施时，传输线10可以是同轴传输线、微带传输线、液晶聚合物传输线、改性聚酰亚胺传输线等。

如图2所示，微带传输线10设置在介质基片12上的单一导体13构成的微波传输线10，基片12的另一面制作有接地金属平板11。微带传输线10适合制作微波集成电路的平面结构传输线10。微带传输线10具有体积小、重量轻、使用频带宽、可靠性高和制造成本低等优点。其中，微带传输线10可以设置在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)上，也可以设置在柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)上。在此不作限制。

液晶聚合物传输线10是由液晶聚合物材料(Liquid Crystal Polymer，LCP)制成的传输线10。改性聚酰亚胺传输线10是由改性聚酰亚胺材料(Polyimide，PI)制成的传输线10。

需要说明的是，本申请中的传输线10可以是上述的任一种传输线10，也可以是其他类型的传输线10。

为了便于理解本申请技术方案，以下实施例将以传输线10为同轴传输线10为例进行具体说明。

同轴传输线10是一种屏蔽且非色散的结构，而且同轴传输线10中导波的主模是TEM模，但同时也可以传输TE模和TM模，其截止频率为零，对应截止波长趋向于无穷大。

如图3所示，同轴传输线10是由同轴设置的内导体13、外导体11以及中间的电介质12构成的双导体传输线10。一般同轴传输线10外导体11接地，电磁场被限定在内导体13和外导体11之间。

如图4所示，在实际应用时，同轴传输线10的两端可以采用扣接的方式进行外导体11信号的接地，除两端外，传输线10中外导体11的其他部分悬浮于地。

请结合参阅图4和图5，假设同轴传输线10长度为L，外导体11两端接地，外导体中间11与地隔离，在这种边界条件下，同轴传输线10的外导体11与大地构成了环模。由于传输线10的长度和射频工作波长接近，因此，如果加以激励，该环模可以产生L＝n/2倍波长模式。其中，n为大于等于1的整数。奇次模(n为奇数时)中心点为电流最小点--容性区，偶次模(n为偶数时)中心点为电流最大点--感性区。在图中只列举了部分杂波模式，还有更高次的杂波模式并没有在此处一一列出。

如图6所示，图中横坐标代表频率，纵坐标代表天线效率(表示为dB)。线S1表示无同轴传输线10时天线的辐射效率、线S2表示有同轴传输线10时天线的辐射效率、线S3表示有同轴传输线10时天线的系统效率、线S4表示无同轴传输线10时天线的系统效率。当同轴传输线10两端直接接地，而同轴传输线10的旁边存在一个低频天线时，从有无同轴传输线10的效率对比可发现同轴传输线10中杂波的各个模式。基模与n次倍频模式中，基模杂波落在低频带内，对天线效率有影响。在实际应用中，天线的工作频带无论是低频还是中高频，只要处于同轴传输线10区域，这些特征模都有可能会落入天线的工作频带内，因此，需要加以解决。

如图7至图9所示，在一些解除同轴传输线10杂波的方法中，可以将同轴传输线10的外导体11的两端进行接地，同时，将外导体11中部进行接地，以实现进行中心接地。从模式电流分布来看，中心接地会破坏掉中间的容性区，所有奇次模会消失。而中心接地不会破坏中间的电感区，所以偶次模会保留。

在图9中，横坐标代表频率，纵坐标代表天线效率(表示为dB)。线S1表示无同轴传输线10时天线的辐射效率、线S2表示有两端接地的同轴传输线10时天线的辐射效率、线S5表示有两端接地和中心接地的同轴传输线10时天线的辐射效率，线S3表示有两端接地的同轴传输线10时天线的系统效率、线S4表示无同轴传输线10时天线的系统效率、线S6表示有两端接地和中心接地的同轴传输线10时天线的系统效率。当同轴传输线10两端和中间直接接地，而同轴传输线10的旁边存在一个低频天线时，从有无同轴传输线10的效率对比可发现同轴传输线10中杂波的各个模式。在对比图6和图9可以看出，当中心接地后，奇次模杂波已经消失，偶次模杂波依然存在。

可以理解的是，在实际应用时，在外导体11的中心位置以外的区域也可以进行接地，在此不作赘述。

在以上的方式中，对同轴传输线10进行中心接地时，由于接地电连接比较复杂，制作成本高，容易产生电弧干扰或引入其他杂波问题，因此，存在较多的缺陷，造成良率的巨大损失。

为此，本申请实施例通过在传输线10中引入滤波器来代替中心接地的方式，来解决杂波问题。即在解决杂波问题时，滤波器接地的方式也能达到或优于中心接地的方式所产生的效果，且滤波器接地的方式还能避免产生中心接地所带来的上述不良问题。或者，可以理解的是，通过滤波器接地的方式，能够有效解决传输线10的杂波问题，同时，便于制作，有利于降低制作成本，另外，也便于对滤波参数进行调谐。

在具体应用时，滤波器可以在传输线10的单端或两端进行调谐，下面将以滤波器在传输线10的单端进行调谐进行具体说明。

如图10所示，传输线10的外导体11的第一端(图中的右端)通过滤波器20接地，第二端(图中的左端)直接接地。其中，滤波器20可以是带通滤波器也可以是带阻滤波电路。

如图11所示，第一天线(ant1)需要通过第一传输线10a来传输低频信号，第二天线(ant2)需要通过第二传输线10b来传输中高频信号。其中，第二传输线10b的杂波影响到了第三天线(ant3)的低频信号。

如图12所示，此时可以考虑将第二传输线10b的一端进行滤波，如低阻高通。这样可以破坏原有的环形谐振结构，将基模杂波移除带外，同时，保证中高频信号的下地功能。

由于第二传输线10b的外导体11的一端通过滤波器下地，使得原有两端直接下地的环模被破坏，所以杂波的电流分布也会被破坏。新的边界条件由于引入了滤波器20这种对不同频率有不同表现的组件，因此会变得复杂。例如，外导体11只有一端下地，滤波器20会对所有频段开路，杂波的倍频会如图13所示。

请结合参阅图12和图13，第二传输线10b的杂波会在第一天线和第三天线上同时出现新的杂波，且呈奇次倍频。在这些杂波中，1次和3次倍频是低频附近的杂波，因此，需要偏移出低频。5次和7次倍频是中高频杂波，因此，需要移出中高频。一般来说，低频通带是700M-960M，中高频带通是1700M-2700M。由于加入的滤波器为带通滤波器，对于中高频(如1700M以上)，则可以理解为下地。对于低频，可以理解为开路。开路时，杂波会以如图13所示。此时，假设基模在350M，则其3次倍频会是1050M，在更高频率下，5次及更高次模，由于滤波器的作用，会重新表现为如图5所示的环模下的杂波。

如图14所示，滤波器中不同容值大小的电容观察到不同杂波频移。当电容的容值越小时，杂波越往高频偏移；当电容的容值越大时，杂波越往低频偏移。

如图15所示，由于去掉低频杂波的前提是不让第二天线带内产生新的杂波。这里5次倍频和7次倍频会落到第二天线带内，且从仿真结果来看7次倍频杂波对第二天线的影响较小。因此，需要选择合适的电容的容值使5次倍频偏移出第二天线带外。

这时3次倍频杂波会落入低频，因此，可以考虑在滤波器中增加电感。若增加电感下地，新增的电感会将低频调高，增加调谐范围。因此，可以将基模和3次倍频调到合适的位置，且新增的电感对于5次倍频和7次倍频杂波影响较小，可以忽略。

可以理解的是，在具体应用时，可以通过仿真的方式对滤波器的参数进行合理选择和调整，以实现对杂波的有效调谐。

另外，在上述的实施方式中，传输线10外导体11的单端通过带阻滤波器接地。其他的实施方式中，滤波器的类型、数量以及滤波器与传输线10外导体11之间的连接关系也可以是多样的。

例如，如图16所示，在本申请提供另一个实施例中，传输线10的外导体11的第一端(图中的右端)可以通过第一带阻滤波器进行接地，传输线10的外导体11的第二端(图中的左端)可以通过第二带阻滤波器进行接地。即第一带阻滤波器中包含并联的电容和电感。第二滤波器中包含并联的电容和电感。

或者，如图17和图18所示，传输线10的外导体11的第二端(图中的右端)直接接地，传输线10的外导体11的第一端(图中的左端)可以通过带通滤波器进行接地。

如图17所示，在具体实施时，带通滤波器可以是高通滤波器。即滤波器中包含电容，传输线10外导体11的第二端通过电容接地。

如图18所示，在具体实施时，带通滤波器可以是低通滤波器。即滤波器中包含电感，传输线10外导体11的第二端通过电感接地。

或者，如图19和图20所示，传输线10的外导体11的第一端通过第一带通滤波器接地，传输线10的外导体11的第二端可以通过第二带通滤波器接地。

如图19所示，在具体实施时，第一带通滤波器可以是高通滤波器、第二带通滤波器可以是高通滤波器。即第一带通滤波器中包含电容，传输线10外导体11的第一端通过电容接地。

第二带通滤波器中包含电容，传输线10外导体11的第二端通过电容接地。

如图20所示，在具体实施时，第一带通滤波器可以是低通滤波器、第二带通滤波器可以是低通滤波器。即第一带通滤波器中包含电感，传输线10外导体11的第一端通过电感接地。

第二带通滤波器中包含电感，传输线10外导体11的第二端通过电感接地。

另外，本申请实施例还提供了一种天线组件，包括天线和线缆组件。

在本申请提供的天线组件中，将传输线10通过滤波器接地，能够对传输线10工作频段以外的杂波进行调谐，以降低或避免杂波对传输线10附近的天线的效率所造成的影响。

在具体实施时，天线的设置数量以及设置位置可以根据不同需求进行适应性选择和调整，本申请对此不作限定。

例如，天线组件可以包括第一天线、第二天线、第一传输线10、第二传输线10。第一传输线10用于向第一天线传输射频信号，第二传输线10用于向第二天线传输射频信号。

在具体实施时，第一天线的工作频段和第二天线的工作频段可以不同。例如，第一天线可以是用于产生低频信号的天线，第二天线可以是用于产生中高频信号的天线。

可以理解的是，在其他的实施方式中，天线组件中还可以包括更多个天线以及传输线10，本申请对此不作具体限定。

另外，本申请实施例还提供了一种移动终端，包括上述的天线组件。在实际应用时，移动终端可以是手机、平板电脑等。

在本申请提供的移动终端中，通过设置以上的天线组件，能够保证天线的辐射效率和信号传输质量，从而可以提升移动终端设备的品质一致性和使用效果。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种传输线组件，其特征在于，所述传输线组件包括：

传输线，用于传输射频信号，且所述传输线具有第一端和第二端；

其中，所述传输线包括内导体和外导体；

第一滤波器，与所述传输线的外导体的第一端连接，且所述外导体的第一端通过所述滤波器接地。

2.根据权利要求1所述的传输线组件，其特征在于，还包括第二滤波器；

所述第二滤波器与所述传输线的第二端连接，且所述外导体的第二端通过所述第二滤波器接地。

3.根据权利要求1或2所述的传输线组件，其特征在于，所述传输线为：同轴传输线、微带传输线、液晶聚合物传输线、改性聚酰亚胺传输线中的任一种。

4.根据权利要求1所述的传输线组件，其特征在于，所述第一滤波器为带通滤波器或带阻滤波器。

5.根据权利要求1所述的传输线组件，其特征在于，所述第二滤波器为带通滤波器或带阻滤波器。

6.根据权利要求2所述的传输线组件，其特征在于，所述第一滤波器和所述第二滤波器的类型相同。

7.一种天线组件，其特征在于，包括天线和权利要求1至6中任一项所述的线缆组件。

8.根据权利要求7所述的天线组件，其特征在于，所述天线组件包括第一天线和第二天线；所述传输线用于向所述第一天线传输射频信号，且所述第一天线和所述第二天线的工作频段不同。

9.一种移动终端，其特征在于，包括权利要求7或8所述的天线组件。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括手机或平板电脑。

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