CN115207633A - 一种载有全频段高密度互连线路板 - Google Patents

Abstract

本发明天线技术领域，具体公开了一种载有全频段高密度互连线路板，包括线路板，所述线路板上设置有安装模用于连接拓展天线；所述安装模块用于按照预设结构固定拓展天线，所述拓展天线布置有不同频段的天线线路；所述切换开关与电子设备的处理器连接，用于通过处理器控制拓展天线的使用；本发明通过接口模块能够根据具体的需求进一步的连接拓展天线，通过切换开关来调整线路板和拓展天线之间使用，能够满足对线路板使用的不同需求，满足了不同使用状况及不同使用需求的要求，实现PCB天线全频段信号收发的同时，提高了路板的适用程度和信号传输质量。

Description

一种载有全频段高密度互连线路板

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体一种载有全频段高密度互连线路板。

背景技术

天线是所有无线通信设备所使用的基本元件，在广播电视、移动通信设备、卫星通信、无线系统、物联网、智能硬件产品等应用过程中都需要有天线来进行数据传输，随着5G技术的不断成熟，5G基站的建设和5G设备的应用也越来越广泛，因此，对于天线接收频段的范围要求也越来越高，天线的种类根据具体的应用采取不同的方式，常见的天线种类有板载PCB天线、SMT贴片天线、外置杆状天线、FPC天线，SMT贴片天线常为陶瓷天线，其占地面积小，集成度高，更换方便，但这种类型的天线价格成本较高，外置杆状天线的性能较好，无需调试，但占用的空间大，应用受到限制，PCB板载天线是常用的一种天线类型，其采用PCB蚀刻制作，成本低，因此，适用全频段的PCB板载天线是目前天线设计的一种应用趋势。

现有的PCB板载天线通过将不同频段的天线线路布置到同一块板上，经过预先对各频段天线线路的布置，能够实现全频段数据的收发过程。

然而，在批量化的设计及生产中，由于PCB板载天线的应用不同，其对于信号接收质量的要求、放置的空间大小都有着不同的限制，因此，现有的PCB板载天线主要采用专门定制的方式，显然，此种定制设计的方式相对与批量化的制造成本更高，需要投入的设备、工装也更多，批量化生产的PCB板载天线在成本和人力资源方面都具有更好的优势，但为了板载天线尺寸的精简程度，提高适用度，一般会尽量缩小天线的尺寸，降低一部分天线的传输性能，因此，现有的PCB板载天线存在适用程度小，不能根据天线具体的应用适应性调节的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种载有全频段高密度互连线路板，解决以下技术问题：

如何提高全频段PCB板载天线的适用范围。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种载有全频段高密度互连线路板，包括线路板，所述线路板的两面分别布置有不同频段的天线线路；

所述线路板上设置有安装模块、切换开关和接口模块；

所述接口模块用于连接拓展天线；

所述安装模块用于按照预设结构固定拓展天线，所述拓展天线布置有不同频段的天线线路；

所述切换开关与电子设备的处理器连接，用于通过处理器控制拓展天线的使用。

于一实施例中，所述线路板和拓展天线的板材均采用有机聚合物陶瓷波纤覆铜板作为基材。

于一实施例中，所述安装模块包括至少两组安装孔；

所述拓展天线上设置有安装柱；

所述安装孔与拓展天线上的安装柱相对应并配合安装，所述安装柱的高度伸缩调节。

于一实施例中，所述线路板上设置有控制器；

所述控制器同时接收天线线路的信号及拓展天线的信号。

进一步地，所述控制器工作的过程为：

判断接口模块是否连接拓展天线：

当接口模块连接拓展天线连接时，根据终端接收的信号质量确定采用混合单天线模式和双天线模式中的一种；

否则，使用单天线模式；

所述单天线模式为：由线路板全部频段组成的天线；

所述混合单天线模式为：由线路板部分频段和拓展天线部分频段组成的全频段天线；

所述双天线模式为：由线路板全部频段和拓展天线全部频段组成的双全频段天线。

进一步地，混合单天线模式模式下，所述控制器通过切换开关将线路板部分频段的线路切换至拓展天线。

进一步地，混合单天线模式模式下，天线线路的切换方法为：

预先根据天线线路的频段将所有线路分为两组，且频段相近的天线线路分别归入不同的组中；

通过分别统计两组中天线线路的数据收发状况，确定出较优组和较差组；

将较差组的天线线路切换为拓展天线。

进一步地，所述混合单天线模式和双天线模式确定的方法为：

预置使用混合单天线模式；

当信号质量优时，保持使用混合单天线模式，

当信号质量差时，选用双天线模式。

进一步地，所述信号质量的判断方法为：

分别统计各个频段下特定时间段内接收数据的上行速率S_u及下行速率S_d，通过公式

计算出信号传输质量值T；

μ₁、μ₂分别为上行速率和下行速率的权重系数，S_ust表示标准上行速率，S_dst表示标准下行速率；

当存在任一频段下频率信号质量值T小于预设阈值时，判定信号质量差；

否则，判定信号质量优。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过接口模块能够根据具体的需求进一步的连接拓展天线，通过切换开关来调整线路板和拓展天线之间使用的方式，能够满足对线路板使用的不同需求，当对于天线的布置空间较大时，可通过拓展PCB天线的方式提高信号接收质量，进而满足了不同使用状况及不同使用需求的要求，实现PCB天线全频段信号收发的同时，提高了路板的适用程度和信号传输质量。

(2)本发明通过安装模块的具体结构，能够根据需求对安装柱的高度进行调节并在调节后固定，当天线的安装空间较大时，可以充分利用安装空间来使两者距离延长，进而进一步减少相对干扰，提高信号收发的质量。

(3)本发明在连接到拓展天线后可以实现不同的天线应用模式，双天线模式能够从物理上克服天线角度造成的信号缺失，进而能够较好的增加信号的增益及抗干扰能力，但同时开启会造成一定的功耗负担，因此根据实际的使用需求来选择性的使用不同的天线模式，能够在最小化终端设备功率负担的前提下，提高天线收发信号的质量，也能够根据终端设备的不同需求来进行选择，提高了天线的适用度。

(4)本发明中混合单天线模式下，部分频段的天线采用拓展天线的天线线路，部分频段的天线还采用线路板上的天线线路，进而优化了天线结构分布的同时，依然保证在单天线的功耗作用下完成信号的接收，进而能够在标准功耗的前提下提升信号接收的质量。

(5)本发明通过收发信号质量的综合判断，能够确定出较优组和较差组，较优组的频段能够更好的适用其实际应用的环境，较差组的频段线路较差，通过拓展天线来进行信号传输，通过较优组和较差组的划分，进而根据具体状况对不同频段的天线线路进行划分，使得传输效可以通过选用双天线模式来提高信号传输的质量，通过两路信号传输的数据，能够通过将两路信号进行结合分析，提高信号的抗干扰能力，提高信号的质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明线路板结构示意图；

图2是本发明拓展天线结构示意图；

图3是本发明拓展天线的侧视图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作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所示，在一个实施例中，提供了一种载有全频段高密度互连线路板，包括线路板1，线路板1的两面分别布置有不同频段的天线线路，通过两层的设置并对同一面线路布线采用左右和两端的设计，因此可以达到正反两面做到多组信号线路布线的效果，通过同面2-3组，两面4-6组天线线路布线，能达到多种频段的信号发射和接收。

在线路板1上设置安装模块4、切换开关3和接口模块2，通过接口模块2能够根据具体的需求进一步的连接拓展天线5，而安装模块4则能够将线路板1结构与拓展PCB天线的结构相连接，同时通过预先的对于天线线路及拓展天线5的线路设计，能够将拓展天线5按照预先的布置得到固定，保证了线路板1和拓展天线5的相对方位。

通过切换开关3来调整线路板1和拓展天线5之间使用的方式，能够满足对线路板1使用的不同需求，当对于天线的布置空间较大时，可通过拓展PCB天线的方式提高信号接收质量，进而满足了不同使用状况及不同使用需求的要求，实现PCB天线全频段信号收发的同时，提高了本实施例线路板1的适用程度。

需要说明的是，本实施例线路板1上布置有不同频段的天线线路，拓展天线5上也布置有不同频段的天线线路，因此，拓展天线5的可连接式设置并非对信号频段的补充，而是通过线路板1天线线路与拓展天线5天线线路的配合，提升信号接收的质量，而当对于天线布置尺寸要求较为严格的设备，则可单独通过线路板1天线线路同样实现全频段信号的接收。

作为本发明的一种实施方式，本实施例中的线路板1和拓展天线5的板材均采用有机聚合物陶瓷波纤覆铜板作为基材，采用有机聚合物陶瓷波纤覆铜板的微波高频材料，其采用有机聚合物、陶瓷填充料和玻纤布压制而成，介电常数在4.4+/-0.1之间，因此相较普通传统材料FR4更稳定，能超越其射频性能，且DF介质损耗值较FR4更小，有良好的损耗值，能达到信号的衰减更小，使外板材具有较低的热膨胀系数，提高了两面电镀通孔的可靠性和尺寸稳定性。

请参阅图2-图3所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例中的拓展天线5采用与线路板1空间叠放的方式进行相对方位固定，安装模块4包括两组安装孔41，拓展天线5上相对位置上固定有安装柱42，因此通过安装孔41和安装柱42能够使得拓展天线5按照特定的方位与线路板1进行相对方位固定，同时，安装柱42的高度可以通过伸缩调节，在调节完成时再进行固定，因此，能够根据天线的具体安装空间来适应性的调整两者距离大小并在调节后固定，当天线的安装空间较大时，可以充分利用安装空间来使两者距离延长，进而进一步减少相对干扰，提高信号收发的质量，同时，还能通过线路板1天线线路与拓展天线5天线线路的相互搭配来根据不同的需求去调整使用的状况，进而能够提高天线整体的适用程度。

作为本发明的一种实施方式，线路板1上设置有控制器，控制器同时接收天线线路的信号及拓展天线5的信号，因此，通过控制器能够根据具体的需求利用两组获得的信号，进而能够提高信号接收的质量。

进一步地，控制器工作的过程为，首先通过判断是否连接拓展天线5，当未连接拓展天线5时，显然只能通过线路板1自身的天线线路来接收不同频段的信号，而当接口模块2连接拓展天线5连接时，根据终端接收的信号质量确定采用的模式，具体地，双天线模式能够从物理上克服天线角度造成的信号缺失，进而能够较好的增加信号的增益及抗干扰能力，但两组天线的同时开启也会对终端设备造成一定的功耗负担，因此，根据实际的使用需求来选择性的使用不同的天线模式，能够在最小化终端设备功率负担的前提下，提高天线收发信号的质量，也能够根据终端设备的不同需求来进行选择，提高了天线的适用度。

需要说明的是，单天线模式为：由线路板1全部频段组成的天线；混合单天线模式为：由线路板1部分频段和拓展天线5部分频段组成的全频段天线；双天线模式为：由线路板1全部频段和拓展天线5全部频段组成的双全频段天线。

作为本发明的一种实施方式，本实施例提供了一种混合单天线模式下，线路板1部分频段和拓展天线5部分频段组成全频段天线的方法，即在控制器的控制下通过切换开关3将线路板1部分频段的线路切换至拓展天线5，使得线路板1部分频段的天线采用拓展天线5的天线线路，线路板1部分频段的天线还采用线路板1上的天线线路，进而优化了天线结构分布的同时，依然保证在单天线的功耗作用下完成信号的接收，进而能够在标准功耗的前提下提升信号接收的质量。

进一步地，本实施例还提供了混合单天线模式模式下，天线线路的具体切换方法，首先，先将线路板1全频段涉及的天线线路根据其接近程度划分为两组，相接近的频段分别分在不同的组中，之后再通过分别统计两组中天线线路的数据收发质量，分别对两个组中的信号传输质量进行综合判断，进而能够确定出较优组和较差组，显然较优组的频段能够更好的适用其实际应用的环境，而较差组的频段线路较差，因此，通过拓展天线5来进行信号传输，进而使得传输效果得到优化，提高数据传输的质量。

进一步地，本实施例给出了混合单天线模式和双天线模式确定的方法为，首先，在接口模块2检测到拓展天线5的使用时，预置使用混合单天线模式，混合单天线模式能够在标准功率下优化天线的布局，提高天线的信号传输质量，因此，当此状态下的信号质量较优时，保持此模式下使用，而当此模式下信号质量差时，可以通过选用双天线模式来提高信号传输的质量，通过两路信号传输的数据，能够通过将两路信号进行结合分析，提高信号的抗干扰能力，提高信号的质量。

需要说明的是，虽然双天线模式下的信号质量得到提升，但其是通过增加一定的功耗来实现的，因此，具体的模式选择可根据天线具体的应用来进行确定。

作为本发明的一种实施方式，本实施例提供了信号质量判断的具体方法，首先分别统计各个频段下特定时间段内接收数据的上行速率S_u及下行速率S_d，再通过公式

计算出信号传输质量值T；其中，μ₁、μ₂分别为上行速率和下行速率的权重系数且μ₁、μ₂均大于0，S_ust表示标准上行速率，S_dst表示标准下行速率；因此当传输信号较差时，S_u-S_ust的值会小于0，S_d-S_dst的值也会小于0，即获得的信号传输质量值T也会小于0，因此，通过公式

能够当上行速率或下行速率的值低于到一定的程度(低于预设阈值)时，判断出传输质量较差的问题，而当任一频段下存在频率信号质量值T小于阈值时，都会对信号的传输质量造成影响，因此，都判断信号质量差，进而采用双天线模式来提高信号质量。

本发明的工作原理：本发明通过接口模块2能够根据具体的需求进一步的连接拓展天线5；通过安装模块2能够使得拓展天线5按照预先的布置得到固定，保证了线路板1和拓展天线5的相对方位，通过切换开关3来调整线路板1和拓展天线5之间使用的方式，能够满足对线路板1使用的不同需求，当对于天线的布置空间较大时，可通过拓展PCB天线的方式提高信号接收质量，进而满足了不同使用状况及不同使用需求的要求，实现PCB天线全频段信号收发的同时，提高了路板的适用程度和信号传输质量；本发明通过采用有机聚合物陶瓷波纤覆铜板的微波高频材料，相较普通传统材料FR4更稳定，能超越其射频性能，且有机聚合物陶瓷波纤覆铜板的介质损耗值较FR4更小，有良好的损耗值，能达到信号的衰减更小，使外板材具有较低的热膨胀系数，提高了两面电镀通孔的可靠性和尺寸稳定性；本发明通过安装模块4的具体结构，能够根据需求对安装柱42的高度进行调节并在调节后固定，当天线的安装空间较大时，可以充分利用安装空间来使两者距离延长，进而进一步减少相对干扰，提高信号收发的质量；本发明在连接到拓展天线后可以实现不同的天线应用模式，双天线模式能够从物理上克服天线角度造成的信号缺失，进而能够较好的增加信号的增益及抗干扰能力，但同时开启会造成一定的功耗负担，因此根据实际的使用需求来选择性的使用不同的天线模式，能够在最小化终端设备功率负担的前提下，提高天线收发信号的质量，也能够根据终端设备的不同需求来进行选择，提高了天线的适用度；混合单天线模式下，部分频段的天线采用拓展天线5的天线线路，部分频段的天线还采用线路板1上的天线线路，进而优化了天线结构分布的同时，依然保证在单天线的功耗作用下完成信号的接收，进而能够在标准功耗的前提下提升信号接收的质量；本发明通过收发信号质量的综合判断，能够确定出较优组和较差组，较优组的频段能够更好的适用其实际应用的环境，较差组的频段线路较差，通过拓展天线5来进行信号传输，通过较优组和较差组的划分，进而使得传输效果得到优化，提高数据传输的质量；本发明预置使用混合单天线模式，混合单天线模式能够在标准功率下优化天线的布局，提高天线的信号传输质量，而当此模式下信号质量差时，可以通过选用双天线模式来提高信号传输的质量，通过两路信号传输的数据，能够通过将两路信号进行结合分析，提高信号的抗干扰能力，提高信号的质量；本发明通过信号传输质量值T来对信号传输的质量进行判断，能够在任一频段下存在频率信号质量值T小于阈值时，及时更换天线的模式，保证了整体的信号质量。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (9)

1.一种载有全频段高密度互连线路板，其特征在于，包括线路板(1)，所述线路板(1)的两面分别布置有不同频段的天线线路；

所述线路板(1)上设置有安装模块(4)、切换开关(3)和接口模块(2)；

所述接口模块(2)用于连接拓展天线(5)；

所述安装模块(4)用于按照预设结构固定拓展天线(5)，所述拓展天线(5)布置有不同频段的天线线路；

所述切换开关(3)与电子设备的处理器连接，用于通过处理器控制拓展天线(5)的使用。

2.根据权利要求1所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，根据权利要求1所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述线路板(1)和拓展天线(5)的板材均采用有机聚合物陶瓷波纤覆铜板作为基材。

3.根据权利要求1所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述安装模块(4)包括至少两组安装孔(41)；

所述拓展天线(5)上设置有安装柱(42)；

所述安装孔(41)与拓展天线(5)上的安装柱(42)相对应并配合安装，所述安装柱(42)的高度伸缩调节。

4.根据权利要求1所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述线路板(1)上设置有控制器；

所述控制器同时接收天线线路的信号及拓展天线(5)的信号。

5.根据权利要求4所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述控制器工作的过程为：

判断接口模块(2)是否连接拓展天线(5)：

当接口模块(2)连接拓展天线(5)连接时，根据终端接收的信号质量确定采用混合单天线模式和双天线模式中的一种；

否则，使用单天线模式；

所述单天线模式为：由线路板(1)全部频段组成的天线；

所述混合单天线模式为：由线路板(1)部分频段和拓展天线(5)部分频段组成的全频段天线；

所述双天线模式为：由线路板(1)全部频段和拓展天线(5)全部频段组成的双全频段天线。

6.根据权利要求5所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，混合单天线模式模式下，所述控制器通过切换开关(3)将线路板(1)部分频段的线路切换至拓展天线(5)。

7.根据权利要求6所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，混合单天线模式模式下，天线线路的切换方法为：

预先根据天线线路的频段将所有线路分为两组，且频段相近的天线线路分别归入不同的组中；

通过分别统计两组中天线线路的数据收发状况，确定出较优组和较差组；

将较差组的天线线路切换为拓展天线(5)。

8.根据权利要求5所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述混合单天线模式和双天线模式确定的方法为：

预置使用混合单天线模式；

当信号质量优时，保持使用混合单天线模式，

当信号质量差时，选用双天线模式。

9.根据权利要求8所述的一种载有全频段高密度互连线路板,其特征在于，所述信号质量的判断方法为：

分别统计各个频段下特定时间段内接收数据的上行速率S_u及下行速率S_d，通过公式

计算出信号传输质量值T；

μ₁、μ₂分别为上行速率和下行速率的权重系数，S_ust表示标准上行速率，S_dst表示标准下行速率；

当存在任一频段下频率信号质量值T小于预设阈值时，判定信号质量差；

否则，判定信号质量优。

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